Медь и ее сплавы

Незатухающие колебания  в латунных трубках могут привести к появлению в них поперечных трещин усталостного характера. Такие  трещины обычно образуются в середине латунной трубы. Для ликвидации растрескивания труб в этом случае целесообразно  устраивать в трубчатых аппаратах  дополнительные опоры (трубные решетки или деревянные прокладки).

Склонность латуней к  коррозионному растрескиванию возрастает с повышением содержания цинка в сплаве и с увеличением растягивающих напряжений в конструкциях, изготовленных из латуни.

Для предупреждения коррозионного  растрескивания все изделия и  полуфабрикаты, изготовленные из латуни, необходимо подвергать специальному виду термической обработки - отжигу при температуре порядка 270° С.

При конструировании трубчатой  конденсационно-холодильной аппаратуры необходимо учитывать, что при развальцовке латунных трубок в них могут появиться  значительные остаточные напряжения. Если при этом в охлаждающей воде будут присутствовать элементы, вызывающие коррозию металла, то может произойти растрескивание концов трубок. Таким образом, необходимо следить не только за состоянием металла трубок, но и за составом оборотной воды (среды), вступающей в контакт с металлом трубок.

Жидкость или газ, поступающие  в трубки, могут вызывать «ударную»  коррозию. Удары потока жидкости или газа о стенки трубок могут привести к местному удалению защитной пленки с их поверхности и к последующему ее разрушению. «Ударная» коррозия чаще всего встречается у входных концов трубок. Жидкость, засоренная нерастворимыми частичками, может также способствовать уменьшению толщины стенок трубки, особенно у входных концов.

Удары жидкости по вогнутому  месту внутри трубы могут также  удалить защитную пленку в этом месте  и разрушить трубу.[3]

 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ  В НЕФТЯНОЙ, НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ И  ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На нефтеперерабатывающих  и нефтехимических заводах медь и ее сплавы широко применяются для  изготовления трубок теплообменной  и конденсационно-холодильной аппаратуры, а также для изготовления некоторой аппаратуры при производстве смазочных масел и спиртов из нефтяных газов.

Трубчатые пучки и доски  теплообменной и конденсационно-холодильной  аппаратуры часто изготовляют из латуней различных марок. В частности, для изготовления трубчатых пучков конденсаторов широко используется латунь марки ЛО-70-d.

Ознакомление с опытом эксплуатации латунных труб на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах показывает, что коррозия труб происходит благодаря контакту поверхности трубы с технологическим продуктом, а также водой, охлаждающей трубчатую конденсационно-холодильную аппаратуру.

В ряде случаев, как например, в конденсаторах установки термического крекинга разрушение латунных трубок происходит преимущественно за счет контакта внутренней поверхности трубок с охлаждающей (оборотной) водой.

Интенсивная коррозия латунных трубок за счет контакта технологического продукта с наружной поверхностью этих трубок наблюдается обычно в тех  случаях, когда углеводородные газы термических и каталитических крекингов, перерабатывающих сернистые нефти, не подвергаются осушке и очистке  от сероводорода и других примесей. В этом случае, в особенно тяжелых  условиях находится конденсационно-холодильное  и теплообменное оборудование газофракционирующих  установок, предназначенных для  ректификации жирных газов и нестабильных бензинов, установок каталитического  крекинга с использованием катализаторов.

Кроме большого количества сероводорода, в этих условиях обнаружено значительное количество кислорода, двуокиси серы, двуокиси углерода и аммиака. Действие столь сложного агрессивного комплекса газообразных продуктов вызывает быстрое разрушение трубок, изготовленных из латуни марки ЛО-70-1 главным образом под действием аммонистых соединений и кислорода при наличии конденсирующейся влаги.

Характерными видами коррозионного  разрушения латунных трубок, изготовленных из латуни марки ЛО-70-1, на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах являются следующие:

- при воздействии воды, охлаждающей трубчатые установки чаще всего на поверхности трубок наблюдается появление язвин и сквозных разъеданий. Разрушение металла в этих случаях идет за счет обесцинкования латуни;

- на наружной поверхности трубок - поверхности контакта с технологическим продуктом наблюдается преимущественно равномерная коррозия с отложениями продуктов коррозии в виде серного осадка.

Для предотвращения обесцинкования латуни типа ЛО-70-1 и повышения ее служебных свойств в качестве материала труб конденсационно-холодильного и теплообменного оборудования нефтеперерабатывающих  и нефтехимических заводов необходимо применять стабилизированную латунь.

Сроки службы трубок из стабилизированной  латуни при коррозии с внутренней стороны (поверхности контакта с охлаждающей водой) значительно выше, чем у трубок из нестабилизированной латуни. Что касается коррозии трубок из латуни ЛО-70-1 с наружной стороны (поверхности контакта с технологическим продуктом), то применение стабилизированной латуни не дает дополнительно положительного эффекта. В этом случае рекомендуется применять материалы, имеющие более высокую общую коррозионную стойкость (медноникелевые сплавы, содержащие более 10% Ni, и др.).

Интенсивность коррозии можно  уменьшить, подготовляя сырье путем  его очистки и сушки, а также  применяя замедлители коррозии - ингибиторы.

Высокой коррозионной стойкостью отличается стабилизированная алюминиевая латунь следующего состава: 76% меди, 2% алюминия, 0,05% мышьяка. Трубки, изготовленные из этого материала, развальцованные в трубных решетках из фосфористой бронзы (96,5% меди, 4,3% олова, 0,2% фосфора), показали в 2 раза более высокую коррозионную стойкость по сравнению с стабилизированной оловянистой латунью.

В ряде случаев на различных  нефтеперерабатывающих установках трубчатые пучки конденсаторов, изготовленные из нестабилизированной латуни служат без заметных коррозионных разрушений в течение ряда лет. Так трубки, изготовленные из латуни марки ЛО-70-1, установленные в конденсаторе деизобутанизатора установки алкилации Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода служат в течение 6-7 лет. Такой же срок службы имеют трубчатые аппараты, изготовленные из латуни марки ЛО-70-1 на установке ГФУ в аппарате предконтактного холодильника крекинга и в других местах. Технологические среды, охлаждающие воды и режим работы аппаратов в этих случаях не вызывают быстрого разрушения нестабилизированной латуни.

Трубчатые змеевики, применяемые  для обогрева емкостей жирных кислот, а также некоторые аппараты для  производства спиртов из нефтяных газов  изготовляются обычно из красной  меди. Так, для изготовления щелочного  скруббер-аппарата бутылочного типа диаметром 2200 мм в верхней и 1100 мм в нижней части, высотой 10 750 мм применяется медь марки М3. В верхнюю часть аппарата подается щелочь концентрации 1-2%, а в нижнюю часть поступают пары спирто-водяной фракции, при температуре 110° С.

Для изготовления труб конденсационно-холодильного оборудования находит применение и биметалл: внутренняя часть труб изготовляется из стабилизированной алюминиевой латуни, а наружная часть - из малоуглеродистой стали.

Применение таких труб дает возможность значительно сократить  потребление дефицитных медных сплавов.

Для устранения коррозии холодильников  и теплообменников легких дистиллятов под действием H₂S, NH₃ и С0₂ с успехом применяются биметаллические трубы (алюминий - латунь). Алюминиевое покрытие трубы играет роль протектора. Медь и ее сплавы применяются при изготовлении оборудования для бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Так, в качестве подшипников, различных втулок, направляющих седел, шестерен и многих других, обычно небольших, но ответственных деталей буровых насосов, лебедок и другого бурового оборудования применяются бронзы. Для предохранения морских буровых оснований от коррозии используются тонкостенные латунные гильзы, а также гильзы из медноникелевых сплххавов.[5]

 

Список используемой литературы:

1.Моисеев Д. Т. Конструкционные материалы для нефтяной промышленности. Недра, М., 1964, стр. 92.

2.Шибряев Б. Ф. и Дьяков В. Г. Коррозия конденсаторных труб из медных и медноникелевых сплавов ЦНИИТЭнефтегаз, М., 1963, Науч. анал. тем. обзор, стр. 34-52.

3.Максутов Р. А., Губарев Я. Ф., К а н А. Г., Зотов А. Г.,

Б о ч е н о в Е. Е. Коррозия и защита в нефтедобывающей промышленности, № 3, стр. 12-17.

4.Corrosion technology, n. 6, № 3, № 4, 1959.

5. Шрейбер Г. К., Шибряев Б. Ф., ПолферовА. П., Перли н С. М. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, М., Гостоптехиздат, 1962.