Запорная управляемая арматура

Запорные задвижки –вид арматуры, в которой запирающий орган перемещается перпендикулярно к оси прохода задвижки и представляет собой шибер с наклонными рабочими поверхностями (клиновые задвижки) или диск, цельный или составной, с параллельными рабочими поверхностями (параллельные задвижки). Перемещение шибера в вертикальном направлении производится поворотом шпинделя вручную или посредством привода (механического, моторного, пневматического). От способа перекрытия потока зависит конструкция запирающего органа (шибера) и, следовательно, всей задвижки.

Если шибер имеет форму клина, то по обе стороны от него в корпусе задвижки имеются наклонно расположенные седла, на которые шибер целиком садится своими поверхностями при полном опускании. Привалочные поверхности клина скошены соответственно седлам в корпусе. Плотность обеспечивается в результате сильного прижатия клина к седлам; такие задвижки называют клиновыми.

Если шибер составной; он состоит из двух плашек, которые после опускания посредством кинематической пары клин-клин расходятся и прижимаются к седлам внутри корпуса; такие задвижки называют параллельными.

Перемещение шибера в вертикальном направлении осуществляется посредством вращения маховика от руки или посредством привода.

На НПЗ и НХЗ широко применяют задвижки с выдвижным шпинделем, перемещающимся вместе с шибером. В таких задвижках нарезка шпинделя не омывается проходящей агрессивной средой и меньше корродирует.

Преимущества задвижек:

- плавность и точность регулирования количества проходящей среды;

- малое гидравлическое сопротивление по сравнению с вентилями;

- возможность применения задвижек при перекачке густых и вязких продуктов;

- возможность применения условных проходов до D_у=2000 мм, условных давлений Р_у= 32,0 Мпа и температур 600 ^оС;

- возможность направления потока в обе стороны через задвижку.

Недостатки задвижек:

- дороже других видов запорной арматуры;

- трудность поддержания герметичности уплотнительных поверхностей вследствие быстрого их износа под влиянием коррозии и абразивного действия осадков;

- трудность восстановления контактных рабочих поверхностей без специальных приспособлений.

По конструкции присоединительных концов задвижки могут быть фланцевые (наиболее распространенные), резьбовые, (сравнительно мало применяемые) и приварные (применяются на глухих линиях, не допускающих разъединения из-за высокого давления или вредности среды).

Фланцевые стальные задвижки выпускаются на давление Р_у от 1,6 до 16,0 Мпа и проходы D_у от 50 до 450 мм. Резьбовые задвижки выпускаются на Р_у от 4,0 до 16,0 Мпа и D_у от 15 до 40 мм.

Стальные задвижки изготовляются по одному из нижеуказанных вариантов:

- из углеродистой стали марки 20Л или 25Л для неагрессивных сред и температур не выше 450 ^оС, с уплотнительными поверхностями колец и клиньев из хромистой стали марок 2Х13 и 3Х13;

- из хромомолибденовой стали марки Х5М-Л для сред средней степени агрессивности. Уплотнительные поверхности в этих задвижках в зависимости от температуры среды выполняются с наплавкой сталью марки 3Х13 или 2Х13 для сред с температурой 450 ^оС, сормайтом №1 для сред с температурой 475-500 ^оС и стеллитом ВЗК для сред с температурой 525-600 ^оС;

- из хромоникелевой стали марки1Х18Н9Т-Л для агрессивных сред и температуры до 600 ^оС с наплавкой уплотнительных поверхностей стеллитом ВЗК.

Чугунные параллельные задвижки выпускаются на давления Р_у=1,6 Мпа, для условных проходов D_y от 50 до 350 мм и для проходов D_y=600-1000 мм и Р_у = 0,6-1,0 Мпа.

Вентили запорныепредставляют собой вид арматуры с запирающим проход органом в виде тарелки, диска, иглы, перемещающимися вдоль оси седла в вертикальной плоскости (нормальный вентиль) или наклонной (прямоточный вентиль).

Предусмотрен выпуск вентилей общепромышленного назначения для проходов D_y до 300 мм, Р_у до 200,0 Мпа и температуры 570 ^оС.

Вентили отличаются от задвижек значительно большим сопротивлением, так как расположение рабочего органа (золотника) поперек потока препятствует плавному прохождению среды и способствует возникновению гидравлических ударов. От других видов арматуры (задвижек, кранов) вентили отличаются более высокой герметичностью, легкостью управления, простотой изготовления и ремонта, более длительным сроком службы и меньшей стоимостью.

Поток жидкости, проходящий через вентиль, чаще всего направляют под клапан (золотник), поэтому сальник при закрытом вентиле давления не испытывает.

Наибольшее применение вентили получили при установке на трубопроводах диаметром до 300 мм и, главным образом, для перекачки насыщенного и перегретого пара и воды при давлениях Р_у до 1,6 Мпа.

Литые стальные вентили из углеродистой стали применяются при Р_у до 4,0 Мпа и температурах среды до 425^оС, из кованой стали – при Р_у до 16,0 Мпа и температурах до 500 ^оС, из легированных сталей для более тяжелых условий.

Чугунные вентили рекомендуется использовать при температуре среды до 300 ^оС и давлениях до 1,0 Мпа.

Бронзовые вентили с D_у более 80 мм и Р_у до 1,0 – 1,6 Мпа для воды устанавливают на трубопроводах насыщенного пара при температурах до 250 ^оС.

Кранысостоят из конической, цилиндрической или шаровой пробки, пригнанной к соответствующему гнезду в корпусе. Пробка имеет сквозное отверстие, ось которого совпадает с общей осью присоединительных концов крана.

Для запирания крана пробку рычагом поворачивают в одну или другую сторону на 90^о. Добиться точного регулирования расхода краном весьма трудно, поэтому его применяют главным образом как запорную рекомендуется устанавливать краны на сжимаемых жидкостях (воздух, азот пар, газы). В зависимости от количества отростков краны могут быть проходными при двух отростках, трех ходовыми или четырехходовыми при трех и четырех. По присоединительным концам отростков краны называются фланцевыми, резьбовыми или с гладкими концами под сварку.

Достоинства кранов – малое гидравлическое сопротивление, легкость ремонта, быстрота переключения, удобство обслуживания. Недостатки –

трудность проворачивания пробки в кранах больших размеров, возможность заедания и защемления пробки.

Обратные клапаны.На нефтеперерабатывающих установках часто возникает необходимость предотвратить движение среды по трубопроводу в обратном направлении, что может произойти при нарушении каких-либо параметров или при выходе из строя оборудования. Для этой цели служат обратные клапаны, пропускающие среду только в одном направлении.

По принципу действия различают клапаны обратные подъемные и обратные поворотные. При изменении направления движения среды клапан под действием собственного веса или под давление среды садится уплотняющей поверхностью на стакан и запирает проход. Подъемные клапаны устанавливают таким образом, чтобы ось клапана была строго вертикальна, жидкость при этом подводится снизу под клапан. Подъемные клапаны обеспечивают большую герметичность, чем поворотные, однако они создают значительные гидравлические сопротивления.

Общим недостатком обратных клапанов является возникновение гидравлических ударов при закрытии прохода. При больших размерах и тяжелом весе клапана это может вызвать поломки и нарушение герметичности.

Обратные клапаны изготавливаются: чугунные с D_y до 100 мм и на Р_у до1,6 Мпа; стальные (углеродистые и легированные) с D_y до 350 мм и на Р_у до 16,0 Мпа.

Предохранительные клапаны. В аппаратах технологических установок давление не должно подниматься выше допустимого. С этой целью на них устанавливают предохранительные клапаны, выпускающие из аппарата избыточное количество среды, создающее давление. После достижения в аппарате допустимого давления клапан вновь закрывается.

Различают рычажные и пружинные предохранительные клапаны. Грузовые рычажные клапаны используются для работы на паровых котлах и паропроводах. Они малоподъемны, поэтому имеют небольшую пропускную способность.

На аппаратах нефтеперерабатывающих установок применяют пружинные предохранительные клапаны, исключающие утечку выпускаемой среды в атмосферу. Избыточная среда из клапана поступает на факел, в котором сжигается.

В зависимости от высоты подъема тарелки клапана над седлом различают клапаны трех типов: малоподъемные, среднеподъемные и полноподъемные – с высотой подъема соответственно 1/40; 1/20 и 1/10; 1/6 и 1/4 диаметра прохода в седле.

Пружинные клапаны выпускают на диаметры условных проходов 15; 25; 40; 50; 80; 100; 150 мм и на условные давления 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10,0; 16,0 Мпа.

Порядок расчета и выбора, правила установки и регистрации, сроки ревизии предохранительных клапанов, устанавливаемых на аппаратах, работающих под давлением, оговорены соответствующими правилами Госгортехнадзора. Одно из этих положений гласит, что число предохранительных клапанов, устанавливаемых на аппарате, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы в аппарате не могло создаваться давление превышающее рабочее более чем на 0,05 Мпа – для аппаратов под давлением до 0,3 Мпа включительно; более чем на 15% - для аппаратов под давлением от 0,3 до 6 Мпа; более чем на 10% - для аппаратов под давлением выше 6 Мпа.

Перед пуском в эксплуатацию все предохранительные клапаны регулируют на специальных стендах на установочное давление с одновременной проверкой плотности запирания и разъемных соединений.

Пружинные клапаны изготовляются: для малоагрессивных сред и температуры до 450 ^оС с корпусами и крышками из углеродистой стали 25Л или 20Л; для агрессивных сред и температуры не более 550 ^оС - из хромомолибденовой стали марки Х5МЛ; для агрессивных сред и температуры не более 600 ^оС – из хромоникелевой стали марки 1Х18Н9ТЛ.

1.1. Подготовительные работы

Подготовка к ремонту включает составление дефектной ведомости, заготовку необходимых материалов и инструмента и предусматривает выполнение следующих мероприятий:

1. Отключение теплообменного аппарата от коммуникаций и слив теплоносителей через штуцеры и специальную дренажную муфту на задней крышке корпуса.

2. Отключение аппарата от системы с помощью стальных заглушек, толщина которых определяется расчетом на внутреннее давление, и имеющих выступающие указатели - хвостовики. Установление и снятие заглушек регистрируется в ремонтном журнале.

3. Для удаления взрывопожароопасных и токсичных веществ аппарат промывают водой с последующей пропаркой. Пропарка позволяет удалить из аппарата остатков воды и рабочей среды.

4. Составляется акт сдачи аппарата в ремонт.

5. При необходимости получают разрешение на проведение огневых работ.

1.2. Гидроиспытание ( опрессовка )

Различают:

А. Испытание на плотность для выявления дефектных деталей и узлов, которое выполняют до начала ремонта. Испытание проводят на рабочее давление и на давление ниже рабочего (например, под вакуумом). При наличии дефектных деталей и узлов наблюдается течь прессовочной воды и быстрое снижение давления (вакуума).

Б. Испытание на прочность и плотность для контроля качества выполненных ремонтных и сборочных работ. Испытание проводят на давление выше рабочего (пробное давление) как трубного, так и межтрубного пространства.

Используются различные виды прессовки в зависимости от конструкции теплообменного аппарата, в ряде случаев с использованием прессовочных колец (прессовочных головок), гидропневматических пистолетов. Для контроля герметичности труб и их соединений с трубными решетками различной теплообменной аппаратуры, в том числе аппаратов воздушного охлаждения, используются приборы АТТ-6525 и AJT- 6500. При испытании герметичности труб головки вводят с обоих сторон в трубу, в пистолете создается давление воздуха до 0,6 МПа, вызывающее осевое сжатие и радиальное расширение уретановых кплотнений, что обеспечивает герметизацию пространства внутри труб. О герметичности испытуемой трубы судят по скорости снижения давления. После проведения испытания нажимают на выпускной клапан, давление падает, кретановые уплотнения сокращаются и головки извлекают из трубы. Испытание соединений труб с решетками под вакуумом, а расширение уретанового уплотнения достигается с помощью сжатого воздуха.

1.3. Разборка

Для контроля состояния деталей и узлов, их ремонта, чистки теплообменные аппараты подвергают частичной или полной разборке.

Полную разборку аппаратов типа ТП и ТУ производят в следующем порядке:

1. Демонтаж трубной обвязки распределительной камеры.

2. Демонтаж распределительной камеры и задней крышки кожуха.

3. Демонтаж крышки и крепежных деталей плавающей головки.

4. Начальный сдвиг прикипевшего к кожуху трубного пучка с помощью гидравлического домкрата, что позволяет при извлечении трубного пучка снизить горизонтальные нагрузки на кожух, опоры и фундаменты аппарата.

5. Извлечение трубного пучка из корпуса аппарата.

При извлечении трубный пучек внутри корпуса опирается на опору плавающей головки и поперечные перегородки, а также на катковые опоры. При этом снаружи трубные пучки поддерживают на весу с помощью автомобильных, тракторных или стреловых монтажных кранов; стационарных или передвижных монорельсов с тельферами; треног с талями; передвижными тележками или специальными экстракторами.

Трубный пучек можно извлекать из кожуха также методом выталкивания его штангой, упирающейся в подвижную трубную решетку.

Монтаж трубного пучка после его чистки и ремонта выполняют в обратной последовательности. При этом трос для затаскивания пучка в корпус крепят к подвижной решетке трубного пучка.

Извлечение трубного пучка из вертикальных аппаратов проще, чем из горизонтальных, т. к. исключается необходимость поддержки пучка от поперечного смещения относительно кожуха. В качестве грузоподъемных средств применяют стреловые краны, монорельсы с тельферами или мостовые краны, которые могут перемещаться вдоль фронта теплообменных аппаратов, обеспечивая демонтаж всех трубных пучков.

1.4. Чистка

Для очистки теплообменных аппаратов от различного вида отложений (соли, накипь, кокс, грязь, смолы) используют различные способы чистки. Выбор способа чистки определяется природой и количеством отложений, а также возмлжностями ремонтной службы предприятия.

Различают механические, гидромеханические и физико-химические способы, которые могут сочетаться в процессе чистки.

1.4.1. Механическая чистка

При механической чистке отложения удаляют с помощью сверл, фрез, буров, скребков, бойков, щеток, ершей с ручным или механическим приводом. Механическая чистка - один из наиболее простых и распространенных способов для твердых и химически инертных отложений с хорошей адгезией к металлу. Однако она требует большах трудозатрат, имеется опасность механического повреждения очищаемых поверхностей, требует конструктивной доступности к узлам и возможности разборки аппарата. Так, например, невозможно использовать механическую чистку межтрубного пространства неразборных аппаратов типа труба в трубе и кожухотрубчатых аппаратов жесткого типа.

Механическая чистка внутренней поверхности труб кожухотрубчатых аппаратов затруднений не вызывает, однако у аппаратов с U- образными трубами она ослажнена изгибом труб и может выполняться инструментом с гибким валом.

Механическая чистка наружной поверхности труб более сложна и проводится только для разборных аппаратов типа ТП и ТУ при условии размещения труб по вершинам квадратов. При размещении труб по вершинам равносторонних треугольников зазор между трубами мал и механическая чистка наружной поверхности труб невозможна.

Ввиду большой сложности, а порой, и невозможности механической чистки межтрубного пространства рекоментуется более загрязненный теплоноситель направлять в трубы, а не в межтрубное пространство.

Для очистки труб от твердых хрупких отложений (кокс, накипь, соли) применяют сверла, бойки, буры, фрезы. Щетки и ерши служат для удаления относительно мягких отложений, а также для доочистки труб после их чистки сверлами, фрезами, бойками, бурами. У фрез и многошарошечных буров прижим резцов к стенкам очищаемых труб обеспечивается центробежной силой, возникающей при вращении инструмента. Бойки и буры чаще применяют для чистки труб значительного диаметра (трубы аппаратов типа труба в трубе, печные трубы).

Для очистки изогнутых труб от мягких отложений использую специальные машины (АТВ - 2000), имеющие гибкий вал-водовод диаметром 6,3 - 19 мм и длиной от 4,6 - 16,8 м со щеткой или ершом на конце. При чистке труб вода из шланга вымывает образующийся шлам. Щетки диаметром 12,7 - 31,7 мм выполняют из латуни, нержавеющей стали или нейлона с вкраплением абразива.

В ряде случаев при ручной чистке отложения удаляют возвратно-поступательным движением со скалыванием или соскабливанием слоя загрязнений цилиндрическими скребками или ершами. Скребки разного диаметра применяют для удаления твердых отложений. Например, для труб внутренним диаметром 20 мм вначале используют скребок диаметром 16 мм, затем скребок диаметром 19 мм с доочисткой ершом.

Очистку внутренней поверхности труб значительного диаметра (аппаратов типа труба в трубе) можно выполнять пневомеханическим способом с возвратно-поступательным движением зубчатого шомпола, перемещаемого сжатым воздухом под давлением около 0,6 МПа. Для изменения направления подачи воздуха используют распределитель воздуха - золотник.

Механическую чистку наружной поверхности трубного пучка и внутренней поверхности корпуса выполняют с использованием металлических щеток с пневмо- или электроприводом и гибким валом или с помощью удлиненных скребков.

1.4.2. Гидромеханическая чистка

При гидромеханической чистке для съема отложений используют энергию струи воды высокого давления (водоструйная чистка) или же смеси воды с песком или воздухом (соотвтственно пескоструйная и гидропвевма-тическая чистка). Как и при механической чистке для доступа к очищаемым поверхностям обычно требуется разборка аппаратов. Однако гидромехани-ческая чистка менее трудоемка и обеспечивает лучшие условия труда.

При водоструйной чисткевода в зависимости от характера отложений подается в аапарат под давлением от 15 до 100 МПа, что позволяет удалять практически любые отложения (ил, кокс, смолы) как с внутренней, так и с наружной поверхности труб.

Для чистки используют холоднйю или горячую воду, подаваемую плунжерным насосом в полую штангу, на конце которой закреплено сопло. Сопло выполняют с боковыми отверстиями под углом 30-45^о к оси сопла или сторцевыми отверстиями и крепят к штанге на сварке или на резьбе.

При очистке труб от твердых отложений сопло на штанге перемещают в очищаемой трубе и под воздействием струи воды происходит срез и срыв отложений с поверхности трубы. Направление в разные стороны боковых отверстий сопла снижает осевую нагрузку на штангу. Длина штанги определяется длиной очищаемых труб.

При наличии мягких легкоудаляемых отложений можно можно использовать гидромеханическую чистку без разборки аппарата путем его промывки водой низкого давления. При чистке внутренней поверхностей труб в промывочную жидкость (вода, керосин) вводят шарики из плотного материала, например, полистирола. Соотношение плотностей материала шариков и промывочной жидкости должно составлять 1,05 - 1,15. Количество вводимых шариков принимается на 10 - 20% меньше числа труб, диаметр шариков на 2 - 4 мм больше внутреннего диаметра труб. Напор жидкости около 0,02 МПа. Гидравлическое сопротивление загрязненных труб больше, чем менее загрязненных, а скорость движения жидкости в них меньше, поэтому при промывке шарики направляются в менее загрязненные трубы и перекрывают их. Из-за перекрытия большей части труб (число неперекрываемых шариками труб составляет 10 - 20% от их общего числа) скорость движения жидкости в наиболее загрязненных трубах возрастает в 5 - 10 раз. Затем направление движения жидкости меняют на противоположное, промывая все трубы пучка. Такие переключения повторяют дл полной очистки труб.

Пескоструйная чистка выполняется взвесью песка в воде (мокрая пескоструйная чистка) или в воздухе, обеспечивая качественное удаление отложений. Трубный пучек помещают в герметизированную камеру с торцевыми (для очистки внутренней поверхности труб) и боковыми (для очистки наружных поверхностей) форсунками для подачи водо-песочной смеси. Подсос песка водой осуществляется инжекторным способом, содержание песка в воде 4-6 кг/л. Форсунки монтируются на каретках и могут перемещатьс внутри камеры. Пучек устанавливают на ролики, приводящие его вращение вокруг продольной оси.

Гидропневматическая чисткаосуществляется смесью воды и сжатого воздуха. Очистку внутренних поверхностей труб выполняют с помощью пистолета, в который подается вода под давлением 0,5 - 0.6 МПа и воздух под давлением 0,7 - 0,8 МПа при их объемном соотношении 1: 1. Сжатый воздух, расширяясь в воде, увеличивает скорость движения потока, а пузырьки газа и струи воды, ударяясь о поверхность, оазрушают и выносят отложения.

Гидропневматическая чистка, в отличие от водо- и пескоструйной, может также выполняться без разборки аппаратов и даже при их эксплуатации, что удешевляет очистные работы и позволяет проводить чистку неразборного межтрубного пространства аппаратов с неподвижными трубными решетками и с температурными компенсаторами.

Хрупкие сухие отложения можно удалять методом пневмогидравличес-кого удара.Разрушающая отложения ударная волна возникает при разрыве сжатым воздухом гибкой мембраны из различных материалов и разной толщины (например, из резины толщиной около 20 мм).

Перед чисткой труб отложения на их поверхности высушивают в течение 3 - 4 часов сжатым воздухом при температуре 20 - 50^оС, доводя их до коркообразного, хрупкого состояния. Пневмогидравлические удары, меняя мембраны, можно повторять. Образовавшийся после чистки шлам удаляют промывкой аппарата водой.

1.4.3. Физико-химическая чистка

Физико-химическая чистка осуществляется циркуляцией через трубное или межтрубное пространство аппарата соответствующей среды, которая может физически или химически воздействовать на отложения.

К физико-химическим способам относится промывка аппарата с целью растворения осадка холодной или горячей водой, керосином или соляровым маслом, органическими растворителями, кипячение, выжигание кокса , воздействие на осадок химическими реагентами.

Физико-химическая чистка является наиболее простой и экономичной, так как не требует разборки аппаратов и является единственно возможной для чистки неразборного межтрубного пространства аппаратов жесткого типа.

В подогревателях нефти установок ЭЛОУ и АВТ отложения солей и смол удаляют последовательной промывкой водой и керосином, подогретыми до 70-80^оС, либо смесью воды и керосина.

Коксосмолистые отложения из теплообменников крекинг-остатка удаляют промывкой горячими органическими растворителями. Из межтрубного пространства эти отложения удаляют путем кипячения. С этой целью межтрубное пространство заполняют водой, а в трубное пространство подают водяной пар. В результате интенсивного кипения загрязнения на наружной поверхности труб разрушаются и удаляются из аппарата.

В тех случаях, когда отложения плохо растворяются в воде или органических растворителях, используют чистку аппаратов с применением ингибированных кислот: соляной, сульфаминовой, лимонной, муравьиной или же смеси этих кислот.

При химической чисткеиспользуют следующие принципы:

- превращение водонерастворимого отложения в соль, хорошо растворимую в воде (очистка от накипи с помощью раствора соляной или сульфаминовой кислот);

- превращение водонерастворимого отложения в вещество, способное растворяться в других химических реагентах;

- разрушение подслоя отложений с последующим удалением образовавшегося шлама потоком промывочной воды;

- диспергирование отложений с последующим удалением шлама потоком промывочного раствора (чистка теплообменных аппаратов от органических отложений).

При чистке конденсаторов и холодильников от слоя накипи используют раствор соляной кислоты 75 - 110 г/л с добавкой ингибитора “Уникол”.

Очистку теплообменных аппаратов от полимеров, образующихся в процессе пиролиза углеводородного сырья, выполняют смесью воздуха и азота при температуре 100 - 120^оС. В этих условиях в аппарате происходит термоокислительная деструкция полимеров, сопровождаемая выделением летучих углеводородов. Скорость деструкции регулируют расходом азота в смеси с воздухом.

Для очистки наружной поверхности труб от коксовых отложений можно использовать паровоздушный способ выжига кокса. При чистке в трубное пространство подают охлаждающую воду, а в межтрубное пространство - паровоздушную смесь под давлением около 1 МПа, предварительно подогретую в трубчатой печи. При температуре смеси 450^оС кокс самовозгарается. Процесс горения регулируют изменением содержания воздуха в пвровоздушной смеси, температурой нагрева смеси в печи и изменением подачи в трубное пространство охлаждающей воды. Продукты сгорания выводят в дымовую трубу.

В начале чистки объемное соотношение воздух - водяной пар устанавливают 1:50, смесь нагревают в печи до температуры 450^оС. При загорании кокса снижают температуру паровоздушной смеси до 200^оС, а соотношение воздух - водяной пар увеличивают до 1:10. Процесс регулируют так, чтобы температура дымовых газов на выходе из аппарата не превышала 500^оС. В конце выжига кокса температуру смеси на входе в аппарат поднимают до 450^оС, а соотношение воздух - водяной пар доводят до 1:5. При достижении равенства температур продуктов сгорания и смеси на выходе из печи процесс выжига считают законченным, после чего прекращают подачу смеси и гасят печь.

Очистку теплообменной аппаратуры выжигом кокса должен выполнять опытный квалифицированный персонал, так как имеется вероятность возникновения чрезмерных температурных напряжений и превышения допускаемых температур, что может привести к выходу из строя развальцованных соединений труб с трубными решетками.

1.4.4. Чистка при эксплуатации и предупреждение отложений

При быстром загрязнении рабочих поверхностей предусматривают ряд мер по предупреждению роста отложений, что способствует увеличению межремонтного пробега теплообменной аппаратуры и снижению эксплуатационных расходов.

Различают физико-химические и технологические методы предупреждения отложений, а также механические и гидромеханические методы чистки при эксплуатации теплообменной аппаратуры.

1. Кфизико-химическим методампредупреждения отложений относят магнитный способ, а также обработку оборотной воды химическими реагентами.

Магнитная обработка воды является физическим методом и его используют для предотвращения образования на поверхности труб накипи, для чего воду предварительно пропускают через аппарат с постоянными магнитами или электромагнитами (последние могут питаться как постоянным, так и переменным током).

При прохождении воды через магнитное поле изменяются ее физико-химические свойства: рН, вязкость, электропроводность, агрегатная устойчивость и др. Эффективность обработки воды магнитным полем зависит от жесткости воды, концентрации в ней углекислоты, скорости движения потока, продолжительности обработки воды магнитным полем и от конструкции аппарата для магнитной обработки (число полюсов противоположной полярности, напряженность магнитного поля и др.).

Эффективность магнитной обработки снижается при аэрации воды и увеличении содержания в ней взвешенных частиц гидрата окиси железа, поэтому магнитный аппарат необходимо располагать вплотную к очищаемому аппарату, обеспечивать в магнитном аппарате ламинарный режим движения воды, исключающий образование воздушных пузырьков.

При химическойобработке производится корректировка рН оборотной воды путем ее подкисления (введение раствора серной или соляной кислот), фосфатирования (добавления фосфатов, например суперфосфата), ингибирования (введение ингибитора в количестве 50-100 мг/л, что позволяет уменьшить количество отложений на 60-95%) и др. При ингибировании оборотная вода загрязняется взвешенными частицами отложений, в связи с чем ее необходимо фильтровать. Для этих целей используют зернистые фильтры с размером зерен 0,5-1 мм, высотой насыпного слоя 1 м.

2. Технологические методыпредупреждения отложений включают подбор рациональных конструкций теплообменной аппаратуры, выбор оптимальных скоростей движения потоков, завихрение и закручивание потоков турбулизаторами, улучшение состояния рабочих поверхностей.

Скорость движения потоков в трубном и межтрубном пространствах должна обеспечивать вынос взвешенных частиц из аппарата, что зависит от формы, размеров и природы частиц (плотность, адгезионные свойства и др.), а также от природы теплоносителей, рабочих условий и состояния поверхностей.

Обычно для теплообменных аппаратов рекомендуют скорость движения жидких теплоносителей по трубному пространству 1 - 2 м/с. При меньших скоростях потоков снижаются коэффициенты теплоотдачи и пропускная способность аппаратуры, ускоряется рост отложений. При высоких скоростях потоков возрастают гидравлические сопротивления и эрозионный износ поверхностей. Эрозионному износу в основном подвержены внутренние поверхности концов труб, а также наружные поверхности труб в местах ввода теплоносителей в межтрубное пространство (особенно при наличии в потоках твердых взвешенных частиц). Для борьбы с эрозионным износом в местах ввода теплоносителей в межтрубное пространство устанавливают отбойники.

Завихрение и закручивание потоков турбулизаторами позволяет снизить интенсивность роста отложений и повысить эффективность теплопередачи при сопутствующим увеличении гидравлического сопротивления и осложнении процесса чистки. Турбулизаторы выполняют путем накатки кольцевых канавок на наружной поверхности теплопередающих труб, надевания на трубй проволочных колец, введения в трубы шнеков или сернутых спиралью лент или же закрутки самих труб с получением витых труб овального поперечного сечения. Накатка кольцевых канавок на наружной поверхности труб сопровождается появлением кольцевых выступов на внутренней поверхности труб, что позволяет турбулизировать потоки как снаружи, так и внутри теплопередающих труб. Как показали исследования, количество солеотложений на поверхностях труб с кольцевыми турбулизаторами и витых труб в 3 - 5 раз меньше, чем в случае гладких труб.

Для снижения интенсивности роста отложений, а также повышения эффективности работы теплообменной аппаратуры предусматривают меры по снижению размеров застойных зон: штуцеры ввода и вывода теплоносителей, циркулирующих в межтрубном пространстве кожухотрубчатых аппаратов, располагают на максимально возможном расстоянии один от другого или же устанавливают направляющие кожухи с окнами для прохода теплоносителя со стороны, прилегающей к трубной решетке.

Улучшение состояние поверхности труб (степень шереховатости, адгезилнные свойства) достигается применением антизагрязняющих и антикоррозионных покрытий (эпоксидные смолы, бакелитовый лак, покрытия фторопластом, хромом, никелем, алюминием, цинком, стеклоэмалью).

3. Механическая чисткастенок труб при эксплуатации теплообменной аппаратуры выполняется методом соскабливания с использованием механического привода скребков, энергии самого потока, а также методом удара (вибрационный метод).

Например, в кристаллизаторах установок депарафинизации масел ввиду высокой скорости наращивания на стенках труб слоя парафина используют вращающиеся скребки с приводом от электродвигателя с редуктором.

Для удаления некоторых отложений с низкой адгезией к металлу и при малой интенсивности загрязнения поверхностей используют бесприводную схему механической чистки труб. Очистное устройство выполнено в виде шнека, по периметру которого закреплены щетки для очистки поверхности трубы. Шнек вращается потоком теплоносителя при скорости движения потока от 0,3 м/с.

4. К гидромеханическим методам чисткиотносят ультразвуковой, гидропневматический и электроимпульсный способы.

Ультразвуковой способ чистки позволяет удалять отложения ила или накипи с поверхности труб водяных конденсаторов и холодильников.

Для генерации ультразвука используют полупроводниковые генераторы, работающие в импульсном или непрерывном режиме. Ультразвук вызывает упругие механические колебания частиц жидкости (охлаждающей воды). Кавитационные удары жидкости о поверхность труб создают знакопеременные нагрузки, способствующие образованию трещин и отслаиванию отложений от поверхности труб. Накипь отпадает в виде корок, а если и образуется новый слой, то его толщина не превышает 0,1 мм.

Гидропнематическую промывку применяют для удаления загрязнений с поверхности труб водяных конденсаторов-холодильников. В поток охлаждающей воды подают сжатый воздух (под давлением выше давления водыя0 4-5 раз в сутки в течение 4-5 мин. Воздух, расширяясь в воде, увеличивает скорость движения потока, а удары пузырьков воздуха и струй воды о поверхность разрушают отложения, которые выносятся водовоздушной смесью в канализацию.

При электроимпульсном способе для возбуждения колебаний используют электроимпульсные гидравлические излучатели, в которых при выходе жидкости из диафрагмы сопла возникают завихрения, вызывающие изменения давления высокой частоты (ультразвуковые волны) и питаемые энергией конденсатора-накопителя.

В охлаждающую воду подают сжатый воздух, после чего приводят в действие гидравлические излучатели. При прохождении высоковольтного разряда конденсаторов-накопителей между корпусом и центральным электродом излучателя возникает “плазменный поршень”, выталкивающий из корпуса излучателя находящийся в нем объем воды. При этом корпус излучателя генерирует высокочастотные колебания, вызывающие резонансные колебания пузырьков воздуха. Кавитационные удары пузырьков о поверхность, как и ударное воздействие выброшенных из излучателей объемов воды, разрушают отложения.

1.5. Развальцовка и приварка труб

Обычно крепление труб в гнездах трубных решеток выполняют путем развальцовки, т.е. холодной раздачи концов труб. Технология развальцовки обеспечивает получение качественных соединений, работоспособных при давлениях до 15 МПа и температурах до 450 - 550^оС для стальных труб, 250^оС для труб из цветных металлов и их сплавов.

Для развальцовки труб используют роликовый инструмент - вальцовку с приводом от пневмо-или электродвигателя с редуктором и числом оборотов на выходном валу от 20 до 1600 мин^-1. По мере увеличения диаметра и толщины стенок труб, прочности материалов труб и трубных решеток крутящий момент, необходимый для развальцовки соединений, возрастает, в связи с чем число оборотов на выходном валу снижают.

Существуют вальцовки различных конструкций, простейшая из которых состоит из конического веретена, корпуса и трех конических роликов, которые устанавливаются в пазах корпуса под углом 120^о один к другому и удерживаются от выпадания из корпуса завальцованными краями пазов. Конусность роликов имеет обратное направление по отношению к конусности веретена, благодаря чему ролики выполняют цилиндрическую раздачу вальцуемой трубе. Длина роликов до 60 мм. Ролики развернуты относительно образующей корпуса на некоторый угол ( j = 1^о30¢ - 4^о30¢ ), который обеспечивает автоматическое выдвижение (подачу) веретена. Веретено и ролики изготовливают из шарикоподшипниковой стали ШХ15, корпус из стали 40Х.

При вращении и осевом перемещении конического веретена ролики, приводимые во вращение и распираемые веретеном, раздают вальцуемую трубу. Труба пластически деформируется, увеличиваясь в диаметре до соприкосновения со стенками гнезда (период привальцовки), после чего раздается совместно с гнездом (период развальцовки). величина остаточных напряжений и характер их распределения по периметру и глубине гнезда определяют прочность и плотность развальцованного соединения.

Прочность развальцованного соединения оценивается осевым усилием, необходимым для вырывания трубы из гнезда, а плотность - максимальным давлением, при котором сохраняется герметичность.

Чтобы труба при развальцовке получила пластические деформации, а гнездо - в основном упругие, а также для возможности смены труб необходимо, чтобы твердость материла трубной решетки была бы выше твердости материала труб, что достигается выбором для матеоиала с меньшим пределом текучести.

В зависимости от степени коррозионной активности среды, рабочего давления и температуры используют различные группы материального исполнения (табл.1).

Таблица 1

Для повышения прочности и плотности развальцованных соединений в гнездах часто выполняют по две канавки. Глубина канавок принимается равной S/5, а ширина - S+1 мм, где S - толщина стенок трубы. Конец трубы должен выступать из гнезда на 2^{+3 мм.}

Перед развальцовкой поверхности трубы и гнезда очищают от следов окалины, ржавчины, масла, грязи, влаги. Трубу зачищают на длину, равную толщине трубной решетки, плюс 10 мм, используя для этого абразивную шкурку или металлические щетки с пневмо-или электроприводом. Гнездо очищают мелкой абразивной шкуркой или металлической щеткой, затем очищенные поверхности промывают керосином и тщательно протирают хлопчатобумажной тканью. После развальцовки внутренняя поверхность трубы должна быть гладкой, без вмятин, задиров, трещин, разрывов. Переход от развальцованного участка к неразвальцованному должен быть плавным, без подрезов.

Приварку труб к трубным решеткам выполняют с применением ручной, полуавтоматической или автоматической электросварки в среде аргона или углекислого газа. Приварка труб как способ крепления труб к трубным решеткам обычно самостоятельно не используется, так как при проникновении среды в зазор между трубой и стенками гнезда наблюдаются интенсивная щелевая коррозия и двусторонняя коррозия сварного шва. Кроме того, при отсутствии защемления трубы в гнезде сварной шов оказывается нагруженным не только продольным усилием, но и изгибающим моментом. Применение приварки труб без развальцовки целесообразно только для аппаратов, у которых толщина трубных решеток меньше диаметра труб.

Приварка труб в сочетании с развальцовкой применяется для аппаратов, требующих повышенной прочности и плотности соединений труб с трубной решеткой: в теплообменных аппаратах, работающих при высоких давлениях и температурах; когда к теплообменной аппаратуре предъявляются особые требования, связанные с пожаро- или взрывобезо-пасностью, а также токсичностью или радиоактивностью рабочей среды. Трубы развальцовываются после их приварки, тем самым исключается возможность попадания смазочного масла с вальцовки на подлежащие сварке поверхности.

1.6. Ремонт трубных пучков

Дефекты трубного пучка выявляются при гидроиспытании аппарата. Трещины и отверстия в трубах, расположенных снаружи трубного пучка, устраняют сваркой. Трубы со сквозными повреждениями, расположенными внутри пучка, забивают с обеих сторон металлическими пробками с конусностью 3-5^о и длиной 40-50 мм.

Заглушение дефектных труб приводит к уменьшению поверхности теплообмена и увеличению потерь напора в трубном пространстве.

Допускается заглушать при текуших ремонтах до 10 - 15% числа труб, приходящихся на данный ход, и при капитальных ремонтах - не более 15%, в противном случае производится замена дефектных труб новыми.

Наличие в аппарате значительного числа труб со сквозными повреждениями свидетельствует о существенном коррозионно-эрозионном разрушении и других труб пучка, поэтому при капитальных ремонтах обычно заменяют все трубы дефектного пучка.

При замене отдельных труб их извлекают через гнезда трубных решеток. Перед извлечением трубы рассверливают развальцованные соединения, используя для этих целей ступенчатое сверло, диаметр которого несколько меньше наружного диаметра трубы, а диаметр центрирующего наконечника сверла соответствует внутреннему диаметру трубы. После рассверловки с помощью выколодки, трубу выбивают через одно из гнезд. В случае когда для соединения трубы с решетками использовались развальцовка и приварка, сварные швы срезают торцовой фрезой или же вырубают вручную зубилом.

Дефектные трубы, расположенные по периметру пучка, вырезают дисковой пилой, а трубы, расположенные внутри пучка, - отрезными головками (труборезами), снабженными резцами с поперечной подачей. При приложении к труборезу осевого усилия клин, расположенный под основанием резца, смещается в осевом направлении, что обеспечивает выдвижение резца в поперечном направлении.

Для удаления обрезков труб, оставшихся в гнездах, их предварительно обжимают с помощью зубила.

При замене всех труб пучка их отрезают дисковой пилой или газовым резаком от трубных решеток, после чего из гнезд трубной решетки извлекают обрезки труб.

Вмятины на трубах устраняют прогонкой через трубы специальной оправки, выполненной по внутреннему диаметру труб.

Основными дефектами трубных решеток являются коррозионный износ поверхности, наличие царапин, забоин и раковин на привалочных поверхностях, а также дефекты гнезд. Поверхность трубной решетки и привалочные поверхности восстанавливают путем их проточки на карусельных станках. Допускается уменьшение толщины трубной решетки не более чем на 10% от минимальной.

При изготовлении новых трубных решеток отверстия под трубы сверлят одновременно в двух решетках, при этом старая решетка используется в качестве кондуктора. Вначале высверливают отверстия диаметром, несколько меньшим требуемого, затем фасонными резцами нарезают канавки П - образной формы в отверстиях трубной решетки. Заключительными операциями являются рассверловка или развертка отверстий на номинальный диаметр и снятие фасок.

Подготовка труб к их установке в трубные решетки включает:

- обрезка концов длинных немерных труб дисковой пилой;

- контроль перпендикулярности плоскости реза оси трубы;

- снятие заусенцев, зачистку конца трубы наждачной шкуркой.

Допускается применение бывших в употреблении труб, если они потеряли вследствие износа не более 30% первоначального веса. Сварку коротких бывших в употреблении и новых труб выполняют газокислородным пламенем или электродуговой сваркой в среде аргона. Каждую сваренную трубу испытывают на специальном стенде.

Для сборки трубного пучка применяют специальный кондуктор из швеллеров, в котором закрепляют трубные решетки и поперечные перегородки, после чего устанавливают (набивают) в последовательности снизу вверх подготовленные трубы. Для направления труб и предохранения их концов от повреждений при набивке используют конические алюминиевые наконечники с нейлоновым хвостовиком, исключающим выпадение наконечника из трубы при набивке. Концы установленных в пучек труб отбуртовывают конической оправкой, что позволяет избежать осевого сдвига в процессе развальцовки.

1.7. Ремонт корпусов

Выявленные дефекты корпусов теплообменной аппаратуры устраняют правкой, сваркой, наплавкой или установкой заплат.

Выпучины и вмятины на корпусе выправляют механическим способом - ударами кувалды по медной подкладке с местным нагревом выправляемого участка. Общее направление правки - от периферии к центру выпучины. При невозможности правки механическим способом дефектное место вырезают и устанавливают заплату.

Кромки сварных швов обрабатывают зубилом, газорезкой с последующей механической обработкой поверхности абразивным инструментом на глубину не менее 1 мм. Раковины удаляют механическим способом или газорезкой с последующей наплавкой (заваркой).

При наличии трещин их границы определяют методом цветной дефектоскопии. Концы трещин засверливают сверлом диаметром 2-3 мм, после чего выпоняют разделку кромок зубилом. Засверловка концов трещин исключает их дальнейшее распространение и способствует снижению напряжений, возникающих при сварке. Несквозные трещины глубиной до 0,4 толщины листа разделывают вырубкой металла под углом 50 - 60^о на полную глубину трещины. Сквозные и несквозные трещины глубиной более 0,4 толщины листа разделывают на полную толщину стенки (при толщине листа более 15 мм - под двустороннюю сварку).

Некоторые виды трещин требуют установки заплат:

- трещины по сварному шву с распространением в околошовную зону;

- крестообразные трещины;

- гнездообразные трещины;

- трещины в околошовной зоне, распространяющиеся вдоль шва на расстоянии менее 100 мм от него.

При частичной замене корпуса аппарата необходимо выполнять следующие требования:

- материал для изготовления новых частей корпуса должен быть по механическим и химическим свойствам одинаков с материалом ремонтируемого корпуса;

- толщина листа заменяемой части корпуса должна быть не меньше проектной;

- электроды должны соответствовать свариваемому металлу;

- замыкающие обечайки должны быть шириной не менее 400 мм;

- продольные швы в горизонтальных аппаратах не должны быть в нижней части аппарата;

- продольные швы в отдельных обечайках цилиндрической части аппарата, а также меридиональные или хордовые швы днищ, примыкающие к обечайкам, должны быть смещены относительно друг друга не менее чем на 100 мм;

- расстояние между продольными швами в отдельных обечайках должно быть не менее 200 мм.

При значительном уменьшении толщины стенки в результате коррозионного и эрозионного воздействия среды, а также при отслоении плакирующего слоя ремонт производят наплавкой металла. Этот способ восстановления корпуса применяют в случаях, когда:

- сумма площадей всех дефектных участков не превышает 20% рабочей поверхности корпуса;

- площадь одного дефектного участка не более 500 см²;

- глубина дефекта не более 30% толщины стенки корпуса;

- отсутствует склонность металла к коррозионному растрескиванию;

- расстояние между наплавляемыми участками не менее трехкратной толщины стенки, но и не более 100 мм.

При невыполнении этих условий дефектные участки корпуса ремонтируют установкой заплат. Размеры заплаты не должна превышать 1 / 3 площади листа и должны быть на 100 - 150 мм больше размеров повреж-денного участка. Вальцовку заплат производят с радиусом кривизны на 10% меньше необходимого, т. к. при сварке заплата распрям-ляется. Углы заплаты должны быть скруглены с радиусом закругления не менее 50 мм. Приварку заплат выполняют встык.

Дефектные штуцеры при наличии трещин, значительных коррозионных и эрозионных разрушений и расслоения металла заменяют новыми штуцерами. Если после вырезки штуцера размер отверстия в крпусе окажется выше допустимого, то проводят наплавку кромки отверстия или поверхности патрубка штуцера. Толщина наплавленного слоя на патрубке и корпусе не должна превышать 10 мм (после его механической обработки - 8 мм). а ширина наплавляемого на патрубке слоя должна быть больше толщины стенки корпуса на 15 - 20 мм.

После восстановления работоспособности деталей и узлов теплообменные аппараты собирают и подвергают опрессовке по трубному и межтрубному пространствам. Перед сборкой фланцевых соединений привалочные поверхности осматривают и тщательно очищают. Затяжку болтов выполняют в последовательности крест-накрест: вначале предварительную, затем окончательную затяжку.

2.0. Ремонт колонной аппаратуры

Колонная аппаратура относится к основному технологическому оборудованию нефтегазопереработки и нефтехимии. К колонным аппаратам относят ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы десорберы, скрубберы, дистилляторы, экстракторы.

Колонные аппараты, как правило, устанавливают на открытой площадке на разных отметках от земли. Эти аппараты имеют форму цилиндра постоянного или переменного сечения и их высота обычно значительно больше диаметра. Корпус аппарата опирается на опорную часть - цилиндрическую (коническую) юбку или на опорные лапы и устанавливается на железобетонных фундаментах, постаментах или на металлических этажерках.

Внутренние устройства колонной аппаратуры могут быть простыми и сложными, иметь разнообразную конструкцию (колосники, отбойники, улиты, маточники, контактные тарелки различных конструкций, опорные тарелки под насадку и т.д.), выполняются разборными из отдельных секций, ширина которых позволяет производить их монтаж и демонтаж через люки аппарата. Разборная конструкция внутренних устройств позволяет также компенсировать различие температурных расширений внутренних устройств и корпуса, избежать их возможного коробления.

Большинсто колонных аппаратов работает при высокой температуре под давлением или в вакууме и содержит огне- и взрывоопасные среды. В процессе эксплуатации колонны подвергаются коррозионному, эрозионному и термическому износу корпусов и внутренних устройств.

Скорость износа зависит от многих факторов: от физико-химических свойств среды, условий ведения процесса, конструктивного исполнения и качества металла корпуса и внутренних устройств, применения соответствующих ингибиторов коррозии.

Механический износ корпуса и внутренних устройств проявляется в виде их пластических деформаций, а также образовании трещин в металле при превышении расчетных давлений и температур.

Сернистая коррозия наблюдается в аппаратах, работающих при невысоких температурах в присутствии влажных сернистых соединений, а также при повышенных температурах (свыше 250^оС) - высокотемпературная сернистая коррозия.

Хлористо-водородной коррозии подвержены верхние пояса атмосферных колонн, где растворение хлористого водорода в каплях воды приводит к образованию слабой соляной кислоты.

Коррозия нафтеновыми кислотами характерна для нижних и средних поясов колонной аппаратуры.

Эрозионный износ корпусов колонн наиболее интенсивен в местах с высокими скоростями жидкости и паровых потоков, содержащих абразивные включения (катализатор, адсорбент, кокс). Участки корпусов, подверженные эрозии, защищают специальными устройствами (улиты, маточники, отбойные листы и т.д.), уменьшающими кинетическую энергию струй жидкости и пара.

Износ колонных аппаратов опасен не только из-за нарушения их прочности; образовавшиеся продукты коррозии могут закупорить или загрязнить трубопроводы небольшого сечения, теплообменники и конденсаторы.

Для борьбы с коррозионным, эрозионным и термическим износом для изготовления корпуса и внутренних устройств колонн используют стойкие материалы с учетом рабочих условий в аппарате ( температура, давление, агрессивность среды). Корпуса аппаратов изготавливают из сталей ВСт.3сп (температура стенки t £ 425^оС, давление Р £ 5 МПа), 20К (t £ 475^оС, давление не ограничено), 16ГС (аппараты, работающие при повышенных давлениях, t £ 475^оС), 12ХМ (t £ 560^оС, Р £ 10 МПа) и других сталей.

При наличии коррозионных сред корпуса колонн изготавливают из биметалла с защитным слоем из сталей 08Х13 (сернистая коррозия), монеля (хлористо-водородная коррозия), 12Х18Н10Т (хлористо-водородная коррозия, коррозия нафтеновыми кислотами) и других материалов.

Внутренние устройства колонной аппаратуры изготавливают из углеродистых и легированных сталей ( Вст.3сп, 08Х13, 12Х18Н10Т), монеля и др.

2.1. Подготовка колонной аппаратуры к ремонту

Подготовка аппарата к ремонту проводится в следующей последовательности: аппарат отключают от коммуникаций, для чего закрывают задвижки, затем снижают в аппарате давление до атмосферного (или устраняют вакуум), удаляют из аппарата оставшийся в нем продукт и на подводящих и отводящих трубопроводах устанавливают заглушки. Толщина заглушки определяется расчетом на внутреннее давление в системе. Заглушка должна иметь выступающие указатели-хвостовики, где указаны величина условного давления Р_у и условного диаметра D_у заглушки. Установка заглушки регистрируется в ремонтном журнале.

Для слива жидкости при остановке аппарата в сливных карманах тарелок предусмотрены дренажные отверстия диаметром 8 - 10 мм.

После слива продукта для удаления остатков взрывопожароопасных и токсичных веществ аппарат пропаривают и промывают водой. В некоторых случаях пропарку и промывку повторяют несколько раз.

Для сокращения времени ремонта при пропарке и промывке аппарата снимают основную часть шпилек с люков, оставляя на каждом люке по 6-8 шпилек. По окончании пропарки и промывки люки вскрывают последовательно в направлении сверху вниз. Чтобы избежать возможного подсоса воздуха, в результате которого может образоваться взрывоопасная смесь, перед вскрытием верхнего люка в аппарат в течение некоторого времени подают водяной пар. Запрещается вскрытие верхних и нижних люков одновременно или в направлении снизу вверх, т.к. за счет разности температур происходит сильный приток воздуха в колонну и это может привести к образованию внутри аппарата взрывоопасной смеси углеводородов с воздухом.

Для охлаждения колонны и снижения содержания в ней вредных веществ аппарат за счет естественной конвекции проветривают при открытых люках в течение 4 - 6 ч. Возможность проведения ремонтных работ в колонне устанавливают исходя из результатов лабораторного анализа проб воздуха, взятого из разных по высоте колонны мест. При достижении концентрации ниже предельно допустимых значений (предельно допустимое содержание углеводородов 300 мг/м³, сероводорода - 10 мг/м³), выдается разрешение на проведение в аппарате очистных и ремонтных работ.

2.2. Технология ремонта

В процессе эксплуатации внутренняя поверхность корпуса аппарата и внутренние устройства загрязняются отложениями смол, кокса, продуктов коррозии. В результате коррозионно-эрозионного износа снижается толщина стенок корпуса и повреждаются внутренние устройства.

Корпус колонны, а также внутренние устойства подвергают тщательному осмотру. При необходимости для осмотра всей поверхности корпуса, осуществления чистки и ремонта, разбирают внутренние устройства или их часть. Так как крепежные элементы тарелок (гайки, клинья) доступны только сверху, тарелки разбирают в последовательности сверху вниз. Демонтированные секции тарелок через люки извлекают наружу и с помощью крана-укосины, который крепиться к верху аппарата, опускают на землю.

Выявление дефектов корпуса осуществляется путем визуального осмотра для определения общего состояния корпуса и участков, подверженных наибольшему износу, измерение остаточной толщины корпуса с помощью ультразвуковых дефектоскопов, путем микрометрирования и контрольного просверливания отверстий, проверки на плотность сварных швов и разъемных соединений и т.д.

Для безопасного и эффективного осмотра, чистки и ремонта высоких пустотелых колонных аппаратов пользуются специальной подвесной платформой, элементы которой вводят через люк, собирают внутри аппарата и соединяют тросом с лебедкой. Платформа поднимается с помощью троса, что позволяет производить осмотр и чистку внутренней поверхности аппарата, осмотр сварных швов, ремонт внутренней поверхности.

Очистку внутренней поверхности корпуса аппарата и внутренних устройств от отложений выполняют механическим, гидромеханическим (водоструйная, пескоструйная чистка) или физико-химическими способами. Выбор способа чистки определяется природой отложений.

Механическую чистку выполняют вручную или с механическим приводом (пневматические молотки, турбинки) лопатками, скребками или щетками из цветных металлов.

При физико-химическом способе чистки на отложения воздействуют органическими углеводородными растворителями, ингибированными кислотами(соляной, сульфаминовой, лимонной, муравьиной или смесью этих кислот), щелочью, водой. При чистке деталей тарелок их погружают в ванну с растворителем или реагентом.

При комплексной очистке аппаратуры от отложений ее последовательно промывают легкими углеводородами, кислотой, водой, щелочью и снова водой, после чего производят пассивирование для предотвращения коррозии металла.

По завершении очистных работ проводят дефектацию корпуса и внутренних устройств аппарата, при необходимости осуществляют ремонт корпуса и днищ, замену дефектных деталей внутренних устройств.

Ремонт корпуса и днищ колонны заключается в устранении трещин, вмятин, свищей или коррозионно-эрозионного износа. В зависимости от вида повреждений выбирают тот или иной способ ремонта.

Заварка трещин.Осмотрев трещину, устанавливают ее размеры. На концах трещины просверливают отверстия для предотвращения ее распространения в длину. Поверхность колонны в зоне трещины тщательно зачищают с внутренней и наружной сторон. После засверловки трещину разделывают под сварку с помощью пневмомолотка и зубила или специального газового резака. Несквозные трещины глубиной до 0,4 толщины листа разделывают вырубкой металла под углом 50 - 60^о на полную глубину трещины. Сквозные и несквозные трещины глубиной более 0,4 толщины листа разделывают на полную толщину стенки (при толщине листа более 15 мм - под двустороннюю сварку.

Установка заплат.Сквозные трещины при значительном расхождении кромок, а также участки значительного износа, образовавшиеся в результате коррозии и эрозии, вырезают и на их место устанавливают заплаты. Размеры заплаты не должна превышать 1 / 3 площади листа и должны быть на 100 - 150 мм больше размеров поврежденного участка. Вальцовку заплат производят с радиусом кривизны на 10% меньше необходимого, т. к. при сварке заплата распрямляется. Углы заплаты должны быть скруглены с радиусом закругления не менее 50 мм. Приварку заплат выполняют встык.

Замена изношенных обечаек корпуса.При недопустимом местном или общем износе стенок корпуса аппарата заменяют его отдельные части или корпус в целом. При замене верхних изношенных поясов корпуса верхнюю часть аппарата отрезают, демонтируют и заменяют новой. Замена средних поясов корпуса значительно сложней: сначала отрезают и демонтируют верхнюю неповрежденную часть корпуса, затем - среднюю поврежденную часть, после чего поднимают заранее подготовленную новую часть корпуса и стыкуют ее с нижней неповрежденной частью. После этого устанавливают на место верхнюю, ранее демонтировнную часть корпуса. Учитывая высокую сложность и трудоемкость подобных замен, часто более целесообразно проводить замену всего корпуса аппарата.

При замене обечаек корпуса и днищ аппарата руководствуются следующими требованиями:

- все швы должны быть только стыковыми;

- кромки свариваемых листов необходимо зачищать до чистого металла на ширину не менее 10 мм;

- продольные швы стыкуемых обечаек, а также меридиональные швы днищ должы быть смещены один по отношению к другому на величину трехкратной толщины более толстого листа, но не менее чем на 100 мм между осями швов;

- если разница в толщине стыкуемых листов превышает 5 мм или более 30% толщины тонкого листа, то необходимо предусмотреть плавное утонение толстого листа под углом не более 15^о;

- ширина листов обечайки между продольными швами должна быть не менее 800 мм, а ширина замыкающей вставки - не менее 400 мм; обечайки диаметром до 500 мм выполняют с одним продольным швом;

- совместный увод кромок (угловатость) в швах должен быть не более 10% толщины листа плюс 3 мм, но не более 5 мм;

- смещение кромок не должно превышать в продольных швах 10% толщины тонкого листа, но не более 3 мм; в кольцевых швах при толщине листов до 20 мм - 10% плюс 1 мм, а при толщине более 20 мм - 15%, но не более 5 мм; в соединениях из биметалла - 10%, но не более 3 мм со стороны основного слоя и не более 50% толщины защитного слоя.

После сварки аппараты и их элементы подвергают термообработке в случаях, если:

- толщина стенки корпуса S > 36 мм;

- корпус изготовлен из хромистой, хромованадиевольфрамовой или хромомолибденовой стали или из биметалла с защитным слоем из этих сталей;

- среда в аппарате вызывает коррозионное растрескивание металла (раствор едкого натра, едкого кали и др.);

- днище или иные штампованные элементы из стали 09Г2С или 10Г2С1 работают при температурах от - 40 до - 70^оС;

- корпуса, изготовленные из хромоникелевых аустенитных сталей (12Х18Н10Т и др.) и работающие при температурах выше 350^оС в средах, вызывающих межкристаллитную коррозию, необходимо подвергать стабилизирующему отжигу.

После завершения очистных работ определяют толщину стенок деталей тарелок с помощью обычного мерительного инструмента. Дефектные детали и узлы подлежат замене.

Разборные детали тарелок, вносимые внутрь колонны через люк, собирают в направлении снизу вверх; такой порядок обеспечивает большой простор работающим внутри колонны рабочим. Перед сборкой детали тарелок проверяют на соответствие их размеров проекту и техническим условиям, при необходимости правят, прогоняют резьбу болтов и шпилек, заготавливают прокладки.