Использование химически стойких стеклопластиков на эпоксивинилэфирных смолах в антикоррозионных изделиях
Проблема повышения срока службы технологического оборудования и других объектов нефтехимии вплоть до настоящего времени является весьма актуальной. Не меньшей проблемой является необходимость применения широкой номенклатуры антикоррозионных материалов, которые обладают высокой надежностью в условиях комплексного воздействия физически и химически активных веществ, абразивного износа поверхности, температуры и механических напряжений. Частые внезапные отказы оборудования нарушают стабильность технологических процессов и повышают себестоимость продукции. Многообразие коррозионных свойств промышленных сред химических производств требует применения материалов с высоким химическим сопротивлением. Эффективным способом борьбы с коррозией является использование коррозионно-стойких стеклопластиков, содержащих в своей структуре несколько функциональных слоев.
В России до настоящего времени практически отсутствовал опыт применения стеклопластиков для создания газоходов сернистого газа и серного ангидрида. Причиной этого являлось отсутствие химически стойких смол, обладающих достаточно высокой теплостойкостью. Появление на отечественном рынке сырья эпоксивинилэфирных смол Norpol Dion 9100, 9700 и т.п., выпускаемых американской компанией Reichhold Inc, позволило начать производство коррозионно-стойких стеклопластиковых изделий.
В августе 2003 г на установке 59/20 цеха №34 производства топлив ОАО «НК НПЗ» введен в эксплуатацию опытный газоход сернистого газа между промывными башнями Б1 и Б2. Диаметр внутреннего сечения газохода – 0,6 и длина 14 м. Стенка газохода, по существу, представляет многослойную стеклопластиковую конструкцию, в которой можно выделить химически стойкий, конструкционный и огнезащитный слои.
Нормальные технологические условия эксплуатации газохода включают температуру от 60 до 80оС, вакуум до 50 мм вод. ст., состав рабочих газов: кислород 10-15%, сернистый газ 7-12%, вода 15%, азот 60%.
Многослойная структура газохода, изготовленного намоткой, включала химстойкий, конструкционный (силовой) и огнестойкий слои стеклопластика (рис.1) [1].
Подконтрольная эксплуатация газохода (рис.2) включала систематические визуальные наблюдения обслуживающего персонала за состоянием газохода, которые фиксировались в «Журнале состояния поверхности опытного образца стеклопластикового газохода». В процессе эксплуатации осуществлялся ежемесячный ультразвуковой контроль толщины стенки газохода в постоянных точках на внешней поверхности для оценки появления отслоения или повреждения поверхности защитного слоя стеклопластиковой стенки.
Наблюдения за состоянием внешней поверхности газохода в течение всего периода подконтрольной эксплуатации, вплоть до очередной ревизии в июне 2005 г., фиксировавшиеся старшим оператором в вахтенном журнале, не показали наличия или появления поверхностных трещин, расслоений, деформаций, а также неплотного прилегания соединительных прокладок, уплотнительных элементов на предмет плотного прилегания к поверхности фланцев, крепежных элементов. Не отмечалось никаких признаков разгерметизации и падения вакуума в установке.
Ультразвуковые измерения толщины оболочки - стенки газохода в фиксированных на поверхности 51 точке по всей длине газохода (14 м) в процессе эксплуатации, показали сохранность постоянных значений толщины – от 14,0 до 18,4 мм (последние определения были сделаны в апреле 2005 г.).
В июле 2005 г. при проведении ежегодной ревизии установки по производству серной кислоты произведен демонтаж перехода газохода с оценкой состояния поверхности химзащитного слоя и физико-механических испытаний образцов, вырезанных из стенки газохода. Физико-механические испытания образцов, вырезанных из стенки перехода, показали, что разрушающее напряжение при растяжении стенки составляет 103,3 МПа, сжатии – 191,0 МПа, ударная вязкость – не менее 95 кДж/м2. Учитывая, что напряжения сжатия, возникающие в кольцевом слое стеклопластика, составляют 0,1572 МПа, стенке газохода – 0,0167 МПа можно заключить, что прочность стеклопластиковой стенки газохода обеспечивает многократно резервированное сохранение несущей способности. В настоящее время эксплуатация газохода продолжена.