附录G-减薄技术模式.doc
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1、附录G-减薄技术模式(未经校对,仅供参考)G.1 范围本模式为工艺设备的减薄而遭受机械损伤确定的技术模式附加因子(失效因子的可能性),此模式包括总体减薄和局部减薄(包括点蚀和冲蚀),如果尚未根据测厚数据确定减薄速率,可从本模式中得到减薄速率的保守估算值。在缺乏测厚数据时,建议采用专家的意见来预测减薄率。G.2 技术模式的筛选此模式不存在筛选问题,所有设备必须进入本技术模式。G.3 基础数据G.3.1所需数据用表G-1所列的基础数据用于确定减薄技术模式子因数。表G-1减薄分析所需基本数据(腐蚀率确定)基础数据注 解厚度(in)刚投入使用就实测的厚度或最小壁厚。所用厚度必须是在下面所报告的投用时间
2、开始时的厚度。时间(y)在下例所述的腐蚀环境中,设备的运行时间,默认值是设备的使用年限。但是,如果腐蚀速率变化很大,或许是工艺条件变化的结果,应从此调整时段和厚度,时段应为变化的时间,厚度应为变化时的最小壁厚(可能有别于初始壁厚)。腐蚀裕量(in)腐蚀裕量是设计时规定的,或在现行使用中发生的实际腐蚀裕量。腐蚀速率(in/y)如果可能,用测厚数据算得的最新减薄率。用测度数据计算腐蚀速率在各种检查之间均有不同,这些变化也许由于壁厚的变化,它们可能表明实际腐蚀速率的变化引起。如果“短期”腐蚀速率(根据当前厚度和原始厚度之间的差别算得)明显不同于“长期”率(根据当前厚度和原始厚度之间的差别算得),则设
3、备可用“短期”腐蚀速率进行估算,但必须使用适当的时间和厚度。如果腐蚀速率不能通过检测来确定,则估算腐蚀速率可以根据适用的附加部分或专家意见来确定。减薄类型(总体或局部)为了确定检测效果,确定减薄是总体腐蚀还是局部腐蚀,定义腐蚀面超过表面积的10、壁厚变化小于50 mile的为总体腐蚀,定义腐蚀面小于表面积的10、壁厚变化大于50 mile的为局部腐蚀。操作温度()操作期间(考虑常规和异常操作条件)预计的最高操作温度。操作压力(psi)最高预计操作压力(如果压力无法超高可以根据减压阀的设定压力确定)。MAWP(psi)确定最小允许壁厚的压力,如果MAWP不可取,则可用设计压力取代。检测效果分类(
4、高、一般、相当、差或无效)某个时段内(上面已作规定)在设备上经已实施的每个检测的效果分类,分类指南见表TM1.6A、B和TM1.11,为总体腐蚀、局部腐蚀和CUI分别指定检测效果分类。检测数量某个时段内(上面已作规定)已实施的每种效果分类的检测数量。在线监测(取样管、探针、工艺变量或综合)在线监测方法或所用工具的类型,如腐蚀探针、取样管、工艺变量等减薄机理如果要使在线监测可信,必须知道可能的减薄机理,向知识丰富的材料/腐蚀专业人员请教相关问题。材质(碳钢、低合金钢、其它不锈钢或高合金钢)设备/管线的材质注入/混合点的存在(是/否)对管线而言,确定线路中是否存在注入或混合点。注入/混合点检测的类
5、型(高效或非高效)对有注入或混合点的管路而言,确定已经在这些点实施设计用于局部腐蚀的检查是不是有效。盲管的存在(是/否)对管系而言,确定线路中是否存在盲管。盲管腐蚀的检查类型(高效或非高效)对有盲管的管路而言,确定已经在盲管中实施、设计用于局部腐蚀的检查是不是有效。G.3.2附加数据如果尚未通过一项或多项有效检查确定腐蚀速率,则需用表G-2中的步骤来确定可能的减薄机理,以确定估算腐蚀速率。表G-2确定估计腐蚀率的步骤(腐蚀率未确定)步骤内 容123收集表G-4中列出的筛选问题的数据。回答表G-4中的筛选问题。收集步骤2中识别出的每个可用的附加内容的基础收集表中的数据。G.4 基本假设本技术模式
6、假设在腐蚀机理下,整个时期的减薄率是恒定不变的,通过判断该减薄率大于预测值来估算失效概率,这些高减薄率的失效概率由已经实施的检查和在线监测的数量而定,通过大量彻底的检查和在线监测证实减薄率大于预算值的可能性很小。本技术模式假定减薄最终将随时间延长过载而造成失效,该失效的可能性通过表G-3中给出的极限状态函数的可靠性指数来确定。表G-3韧性超载极限状态函数表达式说 明(见备注)g2极限状态函数变量说明变量说明sf流动应力(syUT/2)P压力D直径t壁厚t厚度的变化量备注:本极限状态函数仅应用于内压(真空不适用)。G.5 技术模式子因数的确定图G-1中给出了确定减薄的技术模式子因数所需步骤的流程
7、图,下面将讨论这些步骤及需使用的表格。图G-1A减薄技术模块子因数的确定图G-1B减薄技术模块子因数的确定G.5.1腐蚀速率的确定应根据设备检测得到的厚度数据计算腐蚀速率,计算出的腐蚀速率可用它确定ar/t(见F5.2)。如果算得的腐蚀速率不可取,则应用本技术模式的附加部分确定每个可能减薄机理的腐蚀速率预测值。筛选问题用于确定可能的减薄机理并根据减薄机理确定保守的腐蚀速率预测值,该腐蚀速率根据预测值将用于确定ar/t。另一方面,也可用专家的意见建立用于确定ar/t的最大腐蚀速率预测值。列在表G-4中的筛选问题用于为设备选择适用的减薄机理。表G-4减薄机理的筛选问题筛选问题措施1、盐酸(HCl)
8、腐蚀流程中含有HCl?工艺物流中含有水(包括初始的冷凝条件)?pH值小于7.0?如果全部为“是”,继续G.62、高温硫/环烷酸腐蚀流程中有含硫化合物的原油?操作温度400?如果两者都为“是”,继续G.7。3、高温H2S/H2腐蚀流程中含有H2S或H2?操作温度400?如果两者都为“是”,继续G.8。4、硫酸(H2SO4)腐蚀流程中含有硫酸?如果“是”,继续G.9。5、氢氟酸(HF)腐蚀工艺物流中含有HF?如果“是”,继续G.10。6、酸性水腐蚀存在含H2S的水?如果“是”,继续G.11。7、氨腐蚀设备接触用于酸气处理的氨?(MEA、DEA、DIPA、MDEA)如果“是”,继续G.12。8、高温
9、氧化温度900?存在氧气?如果两者都为“是”,继续G.13。G.5.2ar/t的计算用时间(a)、腐蚀速率(r)和表G-1中的厚度(t)数据来计算ar/t,这个数等效于壁厚减薄的因子。G.5.3减薄类型的确定应将已在设备/管系上进行的有效检查的结果用于确定减薄的类型(即总体腐蚀或局部腐蚀),表G-5列出了预期的各种减薄机理的减薄类型(总体腐蚀或局部腐蚀)。如果总体腐蚀和局部腐蚀两者均有可能出现,则把减薄的类型确定为局部腐蚀,该减薄类型将用于确定已经实施的检测的效果。表G-5减薄类型减薄机理减薄类型盐酸(HCl)腐蚀局部高温硫/环烷酸腐蚀TAN0.5TAN0.5全面局部高温H2S/H2腐蚀全面硫
10、酸(H2SO4)腐蚀低流速/=2ft/sec,碳钢/=4ft/sec,不锈钢/=6ft/sec,高级合金高流速2ft/sec,碳钢4ft/sec,不锈钢6ft/sec,高级合金全面局部氢氟酸(HF)腐蚀局部酸性水腐蚀低流速/=2t/sec高流速2t/sec全面局部氨腐蚀低流速5fps富氨液2ps贫氨液高流速5fps富氨液2ps贫氨液全面全面局部局部高温氧化全面G.5.4检测有效果分类依照对减薄检测的准确性为依据,对各类检测进行分类,采取的检查方法的实际效果随减薄机理的特点(即总体腐蚀或局部腐蚀)而定。表G-6A和B分别提供了总体腐蚀和局部腐蚀的检测实例,既有内部(需进入设备),也有外部检测(在
11、外表面上进行)。注意:效果分类指出了检查内容的区别,随减薄是总体还是局部而定。对局部减薄而言,检查部位的选择必须基于对指定工艺设备中损坏机理的了解透彻,在本模式的以下章节将给出相关指导性资料。表G-6A检验有效性分配指南一般减薄检测效果等级实例:内部检查实例:外部检查高效50100的表面检查(拆除部分内构件),并进行测厚。覆盖50100表面的超声波或射线探伤一般效果名义上检查20的区域(无需拆除内构件),在一些点上进行外部的超声波测厚名义上20的超声波探伤(自动或人工的)或射线探伤或者外部的测厚(经统计确认的)效果尚可目检,不进行测厚23的检测面,一些点上进行外部超声波测厚,很少或者没有对内部
12、进行目检效果低效只有外部的点测厚几点测厚有记录及检查计划无效不进行检查外部的几处厚度测量,记录及检查计划不完善表G-6B检验有效性分配指南局部减薄检测效果等级实例:内部检查实例:外部检查高效100的目检(拆除内部的填料、塔板等),并进行测厚。50100的覆盖率,对腐蚀工程师或其他专家指定的区域使用自动超声波探伤,或者射线探伤。一般效果100的目检(部分拆除内构件),包括人孔,管嘴等,并进行测厚对于腐蚀工程师或其他专家指定的区域,20使用自动超声波探伤;或者50使用人工超声波探伤;或者50使用射线探伤。效果尚可名义上20的目检,并对一些点进行测厚名义上20的覆盖率,在腐蚀工程师或其他专家指定的区
13、域,使用自动或者手工超声波探伤,或者射线探伤,以及对一些点进行测厚。低效无检查对一些点进行测厚,或者射线探伤,腐蚀工程师或者其他专家没有指定区域。无效无检查对一些点进行测厚,腐蚀工程师或其他专家没有指定测量的区域。G.5.5最高效检测数量的确定每个在指定时段内进行的检查,如果合适,必须依照表G-6A和B体现其效果,最高效检查的数量将用于确定技术模式子因数,如果在指定时段内已经进行了的多项低效检查,依照下列相互关系,它们可等效于一项相当的高效检查:a. “一般效果”检查一项“高效”检查b. “相当效果”检查一项“一般效果”检查G.5.6技术模式子因数(TMSF)的确定用算出的ar/t和最高效检查
14、的数量确定表G-7中减薄的技术模式子因数。表G-7减薄技术模块子因数次数123456检测效果检测效果检测效果检测效果检测效果检测效果Ar/t没检测低效效果尚可效果一般高效低效效果尚可效果一般高效低效效果尚可效果一般高效低效效果尚可效果一般高效低效效果尚可效果一般高效低效效果尚可效果一般高效0.020.040.060.080.100.120.140.160.180.200.250.300.350.400.450.500.550.600.651111262090250400520650750900105012001350150019001111251770200300450550650800900
15、110012001400170011111310501302102904005507008109701130125014001111126207011015020030040050060070085010001111111371520308013020027035050070011111413501702903504006007008001000110013001600111112620701201702003004005006007509001105111111141020304080120160200300400670111111111120410304060100230530111113
16、104013026024032054060070090010001200130011111131035608011015020027036050062088011111111356920506080130250550111111111112510204090210500111112730100180200240440500600080090010001200111111251520305090140200270350450700111111111224102030501002205301111111111124815409021050011111252070120150180350400500
17、70080090011001111111271015257011016021026036064011111111112361020409021050011111111111248154090210500111111414501001201502803504006007008001000111111113671040901301802403006001111111111125920409021050011111111111248154090210500G.5.7超安全标准设计的TMSF的修正如果设备在其最大允许工作压力(MAWP)下运行正常,则设备故障的可能性会明显降低,为此,超安全标准的设计是
18、值得信赖的。用MAWP和操作压力(OP)计算比值MAWP/OP,也就是说,超安全标准设计因子Tar/t(Tar/t-CA),其中Tar/t是实际厚度,CA是剩下的腐蚀裕量,用这些比值按照表G-8的说明确定超安全标准设计因子。表G-8确定保险设计系数指南MAWP/OTact/(Tact-CA)超安全标准设计因子1.01.51.51.00.5把超安全标准设计因子乘上TMSF,就得到了修正过的TMSF。G.5.8在线监测的TMSF的修正除了检查之外,腐蚀(或者关键工艺参数导致腐蚀)的在线监测一般用在许多工艺防腐中,在线监测的优势在于在定期检查以前,可以长期检测由于工艺参数变化而造成的腐蚀速率的变化,
19、这种早期的检测通常能够采用及时的措施,降低故障发生的可能性。可采用的方法包括腐蚀探针、腐蚀挂片以及关键工艺参数的检测。如果采用在线监测,BRD法是公认的,可以更好地预测减薄率,但是,随着各自减薄机理的不同,这些方法的可信程度有所不同。运用减薄机理和在线监测的知识,从表G-9中确定在线监测的因子。如果采用了一种以上的监测方法,应该仅使用最高的因子。用该因子除以TMSF。如果TMSF为1,则不使用这一因子。表G-9在线监测修正系数表减薄机理关键工艺过程变化腐蚀探头腐蚀挂片盐酸腐蚀10(如果同时使用探头为20)102高温硫腐蚀/环烷酸腐蚀10102高温H2S/H2腐蚀1101硫酸腐蚀低流速/=3fp
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