Přehled potrubí chemických závodů
Chemické zpracovatelské závody představují jedny z nejnáročnějších podmínek pro potrubní systémy. Potrubí musí obsahovat kapaliny, které mohou být vysoce korozivní, při zvýšených teplotách a tlacích, a v mnoha případech toxické nebo hořlavé. Důsledky selhání potrubí v chemickém provozu zahrnují úniky procesních kapalin, požáry, výbuchy, úniky toxických látek a poškození životního prostředí. Správný výběr materiálu potrubí proto není jen technické rozhodnutí – je to imperativ bezpečnosti a souladu s předpisy.
Konstrukčním kódem pro potrubí chemických závodů je ASME B31.3 (Procesní potrubí), který poskytuje pravidla pro návrh, materiály, výrobu, zkoušení a kontrolu potrubních systémů v chemických a petrochemických závodech. B31.3 kategorizuje fluidní služby na normální, kategorii M (toxické), kategorii D (nízké riziko) a vysokotlaké, s rostoucími požadavky na nebezpečnější služby. Potrubí musí být navrženo na nejzávažnější kombinaci tlaku a teploty očekávanou během běžného provozu, najíždění, odstavování a jakýchkoli důvěryhodných poruchových stavů.
Požadavky na potrubí podle chemických médií
Různá chemická média vyžadují různé materiály potrubí na základě jejich korozivity, teploty a tlaku. Pro službu s kyselinou sírovou je uhlíková ocel vhodná pro koncentrace nad 95 % při okolní teplotě, ale pod 95 % (zejména zředěná kyselina) se rychlost koroze dramaticky zvyšuje, což vyžaduje nerezovou ocel 316 nebo vyšší slitiny. Pro kyselinu chlorovodíkovou jsou i zředěné roztoky vysoce korozivní pro nerezovou ocel, což vyžaduje vysoce niklové slitiny (Hastelloy C-276) nebo nekovové potrubí pro většinu podmínek. Pro kyselinu dusičnou je nerezová ocel 304L vhodná pro většinu koncentrací, protože kyselina dusičná pasivuje nerezovou ocel. Pro organická rozpouštědla (uhlovodíky, alkoholy, ketony) je uhlíková ocel obecně dostatečná, pokud rozpouštědlo není vlhké nebo neobsahuje korozivní nečistoty.
Prostředí s chloridy jsou obzvláště náročná, protože způsobují důlkovou korozi a korozní praskání pod napětím (SCC) u austenitických nerezových ocelí. Chloridové SCC může nastat při teplotách nad 60 °C s koncentracemi chloridů již od 10 ppm. Pro procesní proudy obsahující chloridy poskytuje 316L (s 2-3 % molybdenu) lepší odolnost ve srovnání s 304L, ale pro závažné podmínky s chloridy mohou být nezbytné duplexní nerezové oceli (2205, 2507) nebo slitiny na bázi niklu. Číslo ekvivalentu odolnosti proti důlkové korozi (PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N) je užitečným screeningovým nástrojem pro porovnání odolnosti proti důlkové korozi: 304L má PREN ~19, 316L má PREN ~25, duplex 2205 má PREN ~36 a super duplex 2507 má PREN ~43.
Běžné materiály potrubí pro chemický průmysl
| Materiál | Klíčové vlastnosti | Typické aplikace |
|---|---|---|
| Uhlíková ocel (A106 Gr.B) | Nízká cena, dobrá pevnost, omezená odolnost proti korozi | Nekorozivní kapaliny, pára, voda, uhlovodíky |
| Nerezová ocel 304/304L | Obecná odolnost proti korozi, dobrá svařitelnost | Kyselina dusičná, organické kyseliny, zpracování potravin |
| Nerezová ocel 316/316L | Odolnost proti důlkové korozi zvýšená Mo, standard chemického průmyslu | Kyselina sírová (zředěná), chloridy (mírné), rozpouštědla |
| Duplex 2205/2507 | Vysoká pevnost, vynikající odolnost proti SCC | Prostředí s chloridy, pobřežní aplikace, výměníky tepla |
| Niklová slitina (Inconel, Hastelloy) | Extrémní odolnost proti korozi, velmi vysoká cena | HCl, H2SO4 (horká), HF, náročná korozivní služba |
Typy koroze a výběr materiálu
Celková koroze je rovnoměrná ztráta materiálu po celém povrchu, řízená přidáním korozní přídavku (typicky 1,5-6,0 mm) k vypočtené tloušťce stěny. Důlková koroze je lokalizovaná koroze vytvářející malé dutiny, měřená hodnotou PREN. Štěrbinová koroze se vyskytuje v chráněných oblastech, jako jsou těsnění a usazeniny, vyžadující slitiny s vyšším obsahem molybdenu. Korozní praskání pod napětím (SCC) je nejnebezpečnější forma koroze – praskání nastává při kombinovaném působení tahového napětí a korozivního prostředí, často bez výrazné celkové koroze. SCC může způsobit katastrofické selhání s malým varováním. Pro chloridové SCC poskytují odolnost materiály s vyšším obsahem niklu (>20 %) nebo duplexní mikrostruktury. Mezikrystalová koroze, způsobená precipitací karbidů chromu na hranicích zrn, se předchází použitím nízkouhlíkových jakostí (304L, 316L) nebo stabilizovaných jakostí (321, 347).
Tlaková třída pro chemická potrubí
Chemické závody obvykle pracují s tlakovými třídami od ANSI 150# (2 MPa) do 600# (10 MPa), přičemž speciální procesy, jako je hydrokrakování a výroba polyethylenu, pracují při 900-2500# (15-42 MPa). Výběr tlakové třídy se řídí konstrukčními pravidly ASME B31.3, přičemž minimální tloušťka stěny se vypočítá pomocí vzorce: t = (P x D) / (2(SE + PY)). Pro vakuovou službu musí potrubí odolávat kolapsu vnějším tlakem, což často vyžaduje těžší harmonogramy, než by diktoval pouze vnitřní tlak. Teplota významně ovlivňuje dovolené napětí – potrubí dostatečné při okolní teplotě může potřebovat silnější stěnu při 400 °C. Viz náš Průvodce tlakovou třídou potrubí pro komplexní metody výpočtu.
Speciální požadavky
Chemické potrubí často vyžaduje speciální povrchové úpravy. Odmašťování odstraňuje olej a mastnotu z vnitřního povrchu, aby se zabránilo kontaminaci procesní kapaliny. Moření odstraňuje okuje a svařovací oxidy. Pasivace (ošetření kyselinou dusičnou nebo citronovou) zvyšuje přirozenou vrstvu oxidu chromu na nerezové oceli, čímž maximalizuje odolnost proti korozi. Elektrické nebo parní doprovodné vytápění se aplikuje na potrubí, které musí udržovat zvýšené teploty, aby se zabránilo tuhnutí kapaliny nebo zvýšení viskozity. Podzemní chemická potrubí vyžadují vnější antikorozní nátěr podle ISO 21809 nebo ekvivalentu – viz náš Průvodce nátěry potrubí. Požadavky na NDT pro chemická potrubí se liší podle kategorie fluidní služby dle B31.3, od 5 % svarů pro normální službu do 100 % pro službu kategorie M – viz náš
Normy pro chemická potrubí
ASME B31.3 je primární konstrukční kód. Normy materiálů ASTM zahrnují A106 (uhlíková ocel), A312/A358 (nerezová ocel) a A335 (legovaná ocel). Normy API relevantní pro chemické závody zahrnují API 610 (čerpadla) a API 682 (těsnicí systémy). Pro mezinárodní projekty mohou platit EN 13480 (evropský potrubní kód) a GB/T 20801 (čínský potrubní kód). Pro zařízení instalovaná v Evropské unii musí být splněny požadavky směrnice PED. Úplné srovnání mezinárodních norem je k dispozici v našem Srovnání norem potrubí(59).
Jak získat chemické potrubí
Při objednávce potrubí pro chemickou službu uveďte následující parametry: složení a koncentraci kapaliny, rozsah pH pro vodné roztoky, provozní teplotu (normální a návrhovou), provozní tlak (normální a návrhový), platný kód (ASME B31.3 nebo jiný), požadavky na NDT, požadavky na certifikaci (MTC 3.1 nebo 3.2) a jakoukoli speciální povrchovou úpravu (moření, pasivace). Společnost ManufacturerPipe dodává uhlíkovou, nerezovou a legovanou ocel pro chemické aplikace se zkušenostmi s dodávkami do rafinérií, petrochemických závodů a závodů jemné chemie po celém světě.
Potřebujete potrubí pro chemický průmysl?
Kontaktujte náš technický tým pro poradenství při výběru materiálu a konkurenceschopné ceny na potrubí pro chemickou službu.
Získat nabídku
Kategorie produktů
