Решения по материалам и уплотнениям при перекачке коррозионно-активных жидкостей принимаются исходя из реальных условий службы, то есть концентрации, температуры, примесей и режима течения, а не только по названию продукта. Кислота, которую нержавеющая сталь выдерживает при одной концентрации, при другой концентрации или более высокой температуре может разрушать её быстро. Поэтому материалы трубопроводов, насосов, арматуры, уплотнений и расходомеров выбираются по данным производителей о совместимости, а стратегия герметизации соразмеряется с последствиями утечки: какой вред жидкость нанесёт людям, оборудованию и окружающей среде.
Общая схема налива и слива автоцистерн описана на соответствующих страницах о блочных системах. Здесь речь о том, какие звенья этой схемы нужно пересмотреть для кислот, щелочей и других агрессивных продуктов.
Сначала описать среду, затем выбирать материалы
Первый источник данных для системы перекачки агрессивной среды — паспорт безопасности. Разделы о хранении и обращении, физико-химических свойствах, стабильности и реакционной способности показывают несовместимые вещества, условия, которых следует избегать, и склонность продукта к реакциям. Однако одного паспорта для выбора материалов недостаточно; нужно также зафиксировать:
· Диапазон концентраций: Минимальная и максимальная концентрация в эксплуатации, а не одно номинальное значение.
· Диапазон температур: С учётом нагрева линий на солнце, обогреваемых резервуаров и экзотермического разбавления.
· Примеси: Следовые количества хлоридов, фторидов или окислителей способны заметно изменить характер коррозии.
· Режим течения и эксплуатации: Высокие скорости, частое опорожнение и заполнение, продукт, стоящий в линии, и моющие средства создают каждый свою нагрузку.
Трубопровод, оборудование и расходомер оцениваются по отдельности
Типичная ошибка на агрессивных линиях — считать, что материал, выбранный для трубопровода, автоматически подходит расходомеру и насосу. Измерительные трубки кориолисовых расходомеров тонкостенные и работают под постоянной циклической нагрузкой. Таблицы, основанные на скорости общей коррозии, не отражают локальные виды разрушения, такие как питтинг, межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением, а локальная коррозия может инициировать усталостную трещину в вибрирующей трубке. Поэтому производители расходомеров помимо нержавеющей стали предлагают супердуплекс, никелевые сплавы, титан и тантал и подчёркивают, что окончательный выбор остаётся за пользователем.
Точка решения | Почему это важно | Как решается |
Трубы и фитинги | Наибольшая смачиваемая поверхность линии; сварные швы дополнительно уязвимы | Сравнение металлов, футерованных труб и пластиковых вариантов в диапазоне концентраций и температур |
Корпус и проточная часть насоса | Высокая скорость и турбулентность могут ускорять коррозию | По данным производителя насоса о совместимости материалов и сред |
Смачиваемые детали расходомера | Тонкие стенки и циклическая нагрузка повышают чувствительность к локальной коррозии | По руководству производителя по коррозии и оценке для конкретного продукта |
Прокладки и эластомеры | Значительная доля утечек приходится на разъёмные соединения | Совместно оцениваются совместимость эластомера, температурный предел и поведение при сжатии |
Затвор и сёдла арматуры | Потеря герметичности затвора ставит под угрозу отсечение | Материалы корпуса, затвора и седла выбираются раздельно |
Рукава и соединительные муфты | Элемент, который чаще всего подключают и отключают на стыке с цистерной | Внутренний слой рукава и материал муфты проверяются по продукту |
Герметизация: от торцевых уплотнений к герметичным насосам
Вал насоса — одна из самых критичных точек утечки на агрессивной линии. Насосы с торцевыми уплотнениями успешно работают во многих коррозионных применениях при правильной схеме уплотнения и вспомогательных систем. Там же, где утечка недопустима, например для токсичных или особо агрессивных продуктов, рассматривают герметичные насосы без динамического уплотнения вала. Отраслевой стандарт на герметичные центробежные насосы для нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности охватывает насосы с магнитной муфтой и насосы с экранированным двигателем и относит кислоты, например серную, ароматические углеводороды и щелочные растворы к средам, которые трудно уплотнить.
У герметичных насосов есть свои ограничения: размер и концентрация твёрдых частиц, риск сухого хода и контроль внутренней температуры прорабатываются вместе с производителем насоса. Для перекачки малых расходов вариантом могут быть и мембранные насосы. Подходящий тип определяется расходом, давлением, вязкостью и свойствами продукта.
На что обратить внимание на стыке с автоцистерной
Стандартные адаптеры нижнего налива, распространённые на нефтебазах, определены для нефтепродуктов и горючих жидкостей в заданном пределе давления паров, а не для токсичных или коррозионных продуктов. У цистерн для агрессивных сред тип присоединения, стандарт фланца или муфты и материал часто зависят от владельца и продукта, поэтому совместимость стояка или рукава терминала с обслуживаемым парком нужно проверить с самого начала. Опорожнение линии и сбор остатка продукта в предназначенную ёмкость перед отсоединением снижают воздействие на оператора.
Сбор проливов и требования к площадке
· Сбор и разделение: Поддоны или обвалованные площадки под насосами и расходомерами; стоки кислот и щелочей не должны сходиться в одном приямке, так как нейтрализация выделяет тепло и может вызывать разбрызгивание.
· Защита фланцев: Защитные кожухи на фланцах вдоль проходов операторов отводят струю при возможной утечке.
· Средства индивидуальной защиты: Фонтанчики для промывки глаз и аварийные души размещают с учётом расстояния до мест налива и подсоединения.
· Обнаружение утечек: Контроль вторичной оболочки герметичных насосов, датчики уровня или проводимости в поддонах могут быть выведены в систему управления.
Особенности учёта агрессивных сред
Водные растворы кислот и щелочей, как правило, удовлетворяют требованию электромагнитных расходомеров к минимальной проводимости, и главным становится выбор материала футеровки и электродов. Если нужен учёт массы или плотности, рассматривают кориолисовые расходомеры, не забывая о чувствительности смачиваемых деталей, описанной выше. Общая логика выбора технологии изложена на странице о блочных узлах учёта химической продукции.
Роль TLY Enerji
В проектах перекачки агрессивных сред TLY Enerji может поддержать анализ технологических данных для подбора контрольно-измерительного оборудования и средств управления, поставку расходомеров, регулирующих клапанов и насосов, а также монтаж на объекте, испытания и пусконаладку. Решения по совместимости материалов опираются на данные производителей и эксплуатационный опыт заказчика, а распределение ответственности за них согласуется в начале проекта.
Исходные данные для инженерной оценки
· Наименование продукта, диапазон концентраций и анализ следовых примесей, если есть
· Рабочие и расчётные температура и давление
· Паспорт безопасности и имеющийся на площадке опыт по материалам
· Направление перекачки: налив, слив или перекачка между резервуарами
· Расход, число операций в сутки и остаётся ли линия заполненной между операциями
· Тип присоединения и практика зачистки обслуживаемых цистерн
· Существующие дренажи, обвалование и аварийные души
Связанные страницы
· Блочные узлы учёта химической продукции: Общие принципы выбора технологии учёта и смачиваемых материалов.
· Системы налива химической продукции в автоцистерны: Защита от загрязнения и выбросов при наливе химпродукции.
· Системы слива химической продукции из автоцистерн: Способы слива и блокировки от слива в чужой резервуар.
· Измерительные системы из нержавеющей стали: Выбор марки нержавеющей стали и отличие от гигиенического исполнения.
Вопросы о перекачке агрессивных сред
Достаточно ли нержавеющей стали для любой агрессивной среды?
Нет. Нержавеющие стали хорошо работают во многих водных средах, но в ряде кислот, хлоридсодержащих растворов и при повышенной температуре возможны питтинг и коррозионное растрескивание под напряжением. Даже небольшие изменения концентрации или температуры меняют совместимость. Поэтому материал подбирается по реальному диапазону эксплуатации и данным производителей, а при необходимости рассматриваются дуплексные стали, никелевые сплавы, титан, тантал или футерованные решения.
Если материал подходит трубопроводу, подойдёт ли он расходомеру?
Не автоматически. При выборе материала труб циклическая нагрузка обычно не учитывается, тогда как трубки кориолисового расходомера тонкостенные и постоянно вибрируют. Локальная коррозия может положить начало усталостной трещине. Материал расходомера нужно подтверждать отдельно по руководству производителя по коррозии и оценке для конкретного продукта.
Когда стоит выбирать герметичный насос?
Насосы с магнитной муфтой или экранированным двигателем рассматривают для токсичных, особо агрессивных или летучих продуктов, где утечка недопустима, поскольку у них нет динамического уплотнения вала. При этом есть ограничения по твёрдым частицам, сухому ходу и внутренней температуре, поэтому выбор делается по данным производителя насоса с учётом расхода, давления и свойств продукта.
Можно ли сводить стоки кислот и щелочей в один приямок?
Как правило, не рекомендуется. При смешении кислоты и щёлочи идёт реакция нейтрализации с выделением тепла и возможным разбрызгиванием, а для некоторых пар продуктов возможно и образование токсичных газов. Дренажи и сбор проливов проектируют с разделением групп продуктов по сведениям о несовместимости из паспортов безопасности.