figure

Травление трубопровода после монтажа г. Зеленоград

Травление трубопровода после монтажа на промышленном объекте в г. Зеленоград

Введение

В сентябре 2015 г., на промышленном объекте в г. Зеленограде компания «Белгород Энергаз» совместно с компанией «АСГАРД-Сервис» на заключительном этапе монтажа газопоршневых установок проводила протравку вновь смонтированного газопровода среднего давления Ду 150 согласно инструкции компании производителя газотурбинных установок «Wartsila». Материалы инструкции были изучены специалистами обеих компаний, найдены оптимальные решения и назначены сроки начала работы.

Травление металла – это способ контролируемой очистки и удаления поверхностного слоя материала с поверхности под действием химических реактивов. В теплоэнергетике процедура используется как этап подготовки смонтированного оборудования к работе, а именно протравкой снимают с внутренней поверхности трубопровода или другого оборудования слой образовавшейся ржавчины, окалины, мусора и прочих нежелательных образований после монтажа и сварки. Такой способ воздействия подразумевает работу с опасными химическими реагентами, таких как кислоты и щелочи. В ходе работы возможны испарения, поэтому необходимо организовывать мероприятия по протравке с учетом требований охраны труда, правилами пожарной безопасности, федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» и требованиями охраны окружающей среды.

После предварительного изучения документов, был вычислен объем системы, подобран реагент, согласованы способы утилизации отработанного вещества, согласно инструкции. Качество протравки по совместному решению оценивалось комиссией при визуальном осмотре, с дальнейшим оформлением акта. По итогам работы результат был достигнут, но не с первого раза, пришлось экспериментировать.

Технологические аспекты

В технологии производителя газотурбинного оборудования отражались следующие моменты: при протравливании происходит удаление из труб ржавчины, сварочной окалины, брызг и прочего. Если это возможно, то перед тем, как проводить протравливание трубопровода, необходимо механическими способами удалить все сварочные брызги, шероховатости и т.п. Результаты очистки следует проконтролировать визуально. После выполнения протравливания уже не допускается проведение каких-либо сварочных работ. Если все же необходимо выполнить сварочные работы после травления, то по окончании трубопровод должен быть протравлен еще раз.

Существуют различные типы методов протравливания:

  1. в заводских условиях: для протравливания трубы перевозятся в специальный док на завод;
  2. поочередное вертикальное протравливание труб на площадке. Все трубы разбираются и поочередно заполняются химическим веществом согласно процедуре протравливания: на один конец трубы устанавливается глухой фланец, а другой конец поднимается и устанавливается на какую-либо опору;
  3. горизонтальное протравливание на площадке. Травильная ванна соответствующего размера сооружается непосредственно на площадке, куда и опускаются трубы для протравливания.
  4. протравливание на площадке с использованием насоса для заполнения труб. Вариант 1 – трубы выносятся из здания и соединяются вместе, образуя замкнутый контур; вариант 2 – протравливание проводится внутри здания поочередно, система за системой.

Для методов 2-4 потребуется следующее оборудование:

  • ванны для химикатов и для горячей воды;
  • нагреватели для подогрева воды и нейтрализующих растворов;
  • сжатый воздух для продувки труб;
  • масло для защиты внутренней поверхности труб (после того, как контролер компании «Wartsila» примет результаты протравливания).

Процедуры протравливания:

  • метод с применением соляной кислоты. Трубы заливаются или помещаются в 10% раствор соляной кислоты (HCl) и 10% водный раствор формальдегидного ингибитора (HCHO) на 4-5 ч., после чего для удаления протравливающего раствора, трубопроводы следует продуть сжатым воздухом, промыть горячей водой при температуре 70 °С. Затем трубы должны быть залиты нейтрализующим раствором 10% каустической соды (NaOH) и 50 г Na3P04 на литр (трифосфата натрия), либо опущены в этот раствор на 20 мин. Температура нейтрализующего раствора должна составлять 40-50 °С. После этого трубы еще раз продуваются сжатым воздухом и промываются горячей водой с температурой 70 °С. На концы чистых труб следует установить защитные заглушки. Вся процедура должна выполняться без каких-либо перерывов. Если между этапами процедуры будет длительный перерыв, то это может оказать влияние на результаты протравливания.
  • метод с применением фосфорной кислоты – применяется только для протравливания в ванне (не следует использовать на площадке). Протравливание осуществляется в 15-72% растворе фосфорной кислоты в течение от 20 мин до 4 ч. Рекомендуемая температура протравливания составляет 45 °С. Концентрация протравливающего раствора должна регулярно контролироваться, и, при необходимости, следует доливать в раствор фосфорную кислоту для поддержания концентрации раствора. Это химическое вещество можно использовать для протравливания стали, алюминия и цинка. После протравливания также необходимо провести нейтрализацию и промывку трубопровода достаточным количеством горячей воды с антикоррозийным ингибитором при температуре 60 °С, и продуть ее сухим сжатым воздухом сразу же после промывки. Для промывки труб от протравливающего раствора можно также использовать пар. Очень важно, чтобы протравливающий раствор был полностью удален из труб, всех колен и полостей. Если трубы хранятся в коррозионной среде в течение длительного времени (несколько дней), то начнется процесс коррозии и протравливание нужно будет повторить. Как только внутренняя поверхность труб стает сухой, их следует закрыть заглушками.

Травление газопровода в реальных условиях

Система представляет собой стальной трубопровод Ду 150, длинной 80 м и опуски к четырем агрегатам Ду 50 общей длинной 48 м; общий объем трубопроводов составил порядка 1,5 м3. Первым этапом нашей работы стал метод 4 (с применением насоса) путем закольцовки контура по месту: для промывки существующий контур с технологическим оборудованием соединили гибкими шлангами (рис. 1).

Рис. 1 − Соединение элементов трубопровода гибкими шлангами

Из соображений безопасности в качестве реагента была выбрана фосфорная кислота. Оборудование для промывки использовали собственного производства, установка на раме, с возможностью подогрева парогенератором посредством теплообменника. Комплектующие установки: насос ХМ 50/30 К5-ФК, парогенератор «Паргарант ПГЭ-50», теплообменник Ридан НН-07, № 007-10586, промежуточная емкость из нержавеющей стали AISI 304, объемом 150 л и соединительные шланги (рис. 2, 3).

Рис. 2 − Комплект оборудования установки для протравки
 

После инструктажа сотрудники подключили оборудование, запитали систему, проверили герметичность и добавили реагента H3PO4 в количестве 12-15%. Реакция пошла бурно, в промежуточной емкости появилась пена и изменился цвет, раствор потемнел. Температурный режим выдерживали 40-50 °С. Циркуляцию проводили в течении 5 ч., периодически включая парогенератор для поддержания заданной температуры. В ходе промывки при повышении уровня до значения pH свыше 2,5 добавляя кислоту (использовали бытовой Рн метр pH-009(i)), доводя раствор до значения pH=1,5 по кислотности. После окончания протравки, нейтрализовали раствор при помощи соды кальционированной технической и слили в канализацию. Контур продули сжатым воздухом с верхних точек (рис. 4).

Рис. 3 − Технологическая схема установки травления труб
 
Рис. 4 − Выполнение работ по протравке газопровода
 

После вскрытия трубопровода, снятия заглушек и визуального осмотра трубопровода комиссия приняла решение о недостаточном качестве операции: налет и ржавчина не отошли полностью. Если следовать инструкции завода изготовителя, то количество фосфорной кислоты можно увеличивать до 70% без гарантированного результата, что составляло бы весьма затратную статью по реагентам. Поэтому было принято решение повторить протравку с применением другого раствора.


Рис. 5 − Внутренняя поверхность трубопровода после первого этапа промывки
 

Этапом вторым была протравка трубопровода соляной кислотой (HCl) с ингибитором ИФХАН-55, специально предназначенного для этой кислоты. Концентрацию реагента решили увеличить до значения pH=1, т.к. в предыдущем этапе промывочный раствор оказался слабым именно по воздействию на поверхность. Ингибитор добавляли в рабочий объем через промежуточную емкость перед кислотой (рис. 5).


Рис. 6 − Добавление раствора в емкость
 

Перед добавлением кислоты и ингибитора состав сначала подогрели до 30 °С, после смешивания подняли до 40 °С и выдерживали такую температуру на всем протяжении воздействия. Циркуляция продолжалась в течение 4 ч., сопровождаясь неприятным специфическим хлорным запахом. Цвет жидкости менялся, темнел сначала интенсивно, а после первых 30 мин. процесс замедлился, пока вовсе не прекратился. Раствор нейтрализовали, слили, контур после кислоты промыли теплой водой и продули. Результат оказался исчерпывающий: после обработки соляной кислотой внутренняя поверхность трубопровода очистилась от ржавчины и налета, комиссия осталась удовлетворена цветом и качеством внутренней поверхности трубопровода: он был цвета грифеля (рис. 6). После проведения работ заказчики, по требованию инструкции, трубопровод законсервировали.

В результате метод, указанный в инструкции, был эффективен с небольшими изменениями, а именно: мы не опускали трубы в раствор, а заливали раствор в трубы и создали циркуляцию насосом с интенсивностью потока выше ламинарного и скоростью на разных диаметрах от 0,5 до 5 м/с.


Рис. 7 − Результаты второго этапа промывки

Выводы, параллель «теория – практика»

Приступать к работам, связанным с опасными реагентами, в частности, протравкой трубопровода, необходимо с тщательного изучения теоретических данных, инструкций и правил. Необходимо в полном объеме ознакомиться с местными условиями работы и оборудованием и разработать мероприятия, относящиеся именно к конкретным условиям и обстоятельствам, оценить экономические составляющие различных способов воздействия. По степени опасности лучше начинать обработку с наименьшего риска, комбинируя методы и способы, не противоречащие этому. При необходимости можно менять рекомендованные температурные, гидравлические и прочие характеристики в допустимом диапазоне.