Материалы центробежных насосов для перекачивания продуктов, содержащих сероводород

Jul 30, 2023

Присутствие сероводорода (H2S), даже в следовых количествах, и воды в продукте может привести к сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC) и водородному растрескиванию (HIC) в стандартных материалах, используемых при производстве центробежных насосов.

Такое растрескивание может привести к катастрофическому выходу компонента из строя. Правильный выбор материала для контроля SSC и HIC описан в стандартах MR0103 и MR0175 Национальной ассоциации инженеров по коррозии (NACE). В этой статье установлены стандартные материалы для использования при изготовлении компонентов, контактирующих с рабочей средой, для насосов, работающих с H2S. Как правило, используемые материалы требуют пониженной твердости и прочности выбранного материала.

Хотя другие материалы могут быть приемлемыми, перечисленные подходят для всех классов материалов API 610. Обратите внимание, что разница во влажном и сухом H2S заключается в наличии воды.

Пользователь несет ответственность за указание количества влажного H2S, которое может присутствовать в продукте, и соответствует ли это количество стандарту NACE. Если указан материал пониженной твердости и прочности, требуемый материал будет соответствовать NACE MR0103 или NACE MR0175.

Хотя покупатель обязан указать, требуются ли материалы пониженной твердости, даже небольших количеств H2S достаточно, чтобы потребовать материалы, устойчивые к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением.

Если есть какие-либо вопросы относительно того, требуются ли материалы пониженной твердости, их следует использовать в качестве средства обеспечения безопасности, чтобы предотвратить возможный выход из строя оборудования.

NACE MR0103 или MR0175 применяются к различным операциям. NACE MR0103 применяется к нефтеперерабатывающим заводам, заводам по производству сжиженного природного газа (СПГ) и химическим заводам. NACE MR0103 применяется к материалам, потенциально подверженным сульфидному коррозионному растрескиванию.

NACE MR0175 применяется к материалам, потенциально подверженным сульфидному и хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением на объектах добычи нефти и газа и заводах по очистке природного газа.

Черные материалы пониженной твердости, не подпадающие под действие NACE MR0103 или NACE MR0175, должны иметь предел текучести не более 90 000 фунтов на квадратный дюйм (psi) и твердость не выше твердости по Роквеллу C (HRC) 22 (234 числа твердости по Бринеллю [BHN]). Детали, изготовленные сваркой, при необходимости подлежат послесварной термообработке, чтобы как сварные швы, так и зоны термического влияния соответствовали требованиям по пределу текучести и твердости.

Материалы пониженной твердости должны быть предусмотрены как минимум для следующих компонентов:

Детали внутреннего корпуса двухкорпусного насоса, находящиеся под сжатием, такие как диффузоры и узлы внутреннего корпуса, не считаются деталями корпуса, находящимися под давлением.

Болты корпуса насосов с корпусом с осевым разъемом (например, API 610 BB1 и BB3) не считаются смачиваемыми.

Заменяемые компенсационные кольца рабочего колеса, прошедшие сквозную закалку, не должны иметь твердость более 22 HRC (234 BHN). Сменные компенсационные кольца рабочего колеса с твердым покрытием или поверхностной закалкой могут использоваться, если твердость основы и переходных зон не превышает 22 HRC (234 BHN).

Встроенные изнашиваемые поверхности рабочих колес могут быть подвергнуты поверхностной закалке или упрочнены путем нанесения соответствующего покрытия вместо использования возобновляемых щелевых колец рабочего колеса, если твердость материала подложки не превышает 22 HRC (234 BHN). Во всех марках материалов не допускаются вариации, содержащие легирующие элементы, такие как свинец или сера, для улучшения обрабатываемости.

Чугун допускается в качестве изнашиваемых деталей для материалов класса API S-4. Общим стандартом для этого материала является Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) A48, класс 30 и CIass 40.

Компенсационные кольца из нирезиста можно использовать для классов API S-5 и S-6. Если указан нирезист, используйте ASTM A436 тип 1 для неподвижных изнашиваемых частей и ASTM A436 тип 2 для вращающихся частей. Детали из нирезиста не следует использовать там, где перепад давления превышает 350 фунтов на квадратный дюйм.

Углеродистая сталь допускается, но она должна соответствовать требованию твердости RC22 (248 BHN) и требует снятия напряжений после сварки независимо от размера сварного шва. Стандартный класс материала — ASTM A216 Gr. ВКБ. Как правило, прутки из углеродистой стали неприемлемы, поскольку требования к низкой твердости снижают прочность до такого низкого уровня, что они не подходят для большинства применений. В тех случаях, когда прочность не важна, его можно использовать, если он соответствует требованиям к твердости и термообработке после сварки (PWHT).