Автор: Ю.В. Никитас (ЗАО «Урал – Технологические системы покрытий»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №5/2015
Нарушение требований нормативных документов и законодательных актов в области промышленной безопасности на всех этапах, начиная с проектирования промышленного объекта и заканчивая его ликвидацией, зачастую приводит к последствиям, которые наносят существенный экономический и экологический ущербы. Но самым главным ущербом, самым трагическим итогом несоблюдения этих требования являются человеческие жертвы.
Для того, чтобы избежать этих трагических последствий, необходимо не только строго выполнять все требования документов в области промышленной безопасности, но и предпринимать все возможные действия, повышающие безопасность опасных производственных объектов (ОПО) на всех этапах их жизненного цикла.
В данной статье на практических примерах рассматривается один из вариантов повышения промышленной безопасности ОПО – существенное повышение надежности и безопасности эксплуатации технических устройств за счет применения технологий газотермического напыления (ГТН).
Если обратиться к законодательству в сфере промышленной безопасности, то статья 6 Федерального закона о промышленной безопасности №116-ФЗ к видам деятельности в области промышленной безопасности относит все аспекты деятельности, которые влияют на обеспечение безопасности промышленного объекта: проектирование, строительство, эксплуатация, реконструкция, капитальный ремонт, техническое перевооружение, консервация и ликвидация ОПО; изготовление, монтаж, наладка, обслуживание и ремонт технических устройств, применяемых на ОПО; проведение экспертизы промышленной безопасности; подготовка и переподготовка работников ОПО.
Нарушение требований промышленной безопасности в любом из этих видов деятельности может привести к трагическим последствиям.
Приведу несколько примеров техногенных катастроф (информация взята из открытых источников), которые произошли в разное время, в разных странах, по разным причинам, в порядке возрастания тяжести последствий:
- г. Уэст, штат Техас, США, 17 апреля 2013 г. В результате взрыва нитрата аммония на заводе по производству удобрений погибло 15 человек, 200 человек получили ранения;
- авария на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 г. Из-за обрыва шпилек крепления крышки турбины, погибло 75 человек;
- г. Сан-Хуан-Иксуатепек, Мексика, 19 ноября 1984 г. В результате разрушения предохранительного клапана, приведшего к серии взрывов резервуаров для хранения пропан-бутановой смеси, погибло более 500 человек, пострадало 7097, эвакуировано 39 000;
- Бхопальская катастрофа – крупнейшая по числу жертв техногенная катастрофа в современной истории, произошедшая 3 декабря 1984 г. в результате аварии на химическом заводе, принадлежащем американской химической компании «Юнион карбайд» и находящемся в индийском городе Бхопал. Катастрофа повлекла смерть по крайней мере 18 тысяч человек, из которых 3 тысячи погибли непосредственно в день аварии, а 15 тысяч умерло от последствий воздействия химикатов на организм в последующие годы. По различным данным, общее количество пострадавших оценивается в 150…600 тыс. человек.
Приведенные примеры с тяжелейшими последствиями техногенных катастроф настоятельно требуют от всех, кто хоть каким-то образом связан с безопасностью их эксплуатации, предпринимать усилия не только для выполнения всех требований в этой сфере, но и для максимально возможного повышения промышленной безопасности ОПО. В предлагаемом материале раскрывается тема повышения промышленной безопасности действующих ОПО за счет повышения надежности эксплуатируемых технических устройств путем применения защитных покрытий, наносимых методом ГТН.
Все приводимые примеры предлагаемых технических решений – это реальные работы, выполненные ЗАО «Урал – Технологические системы покрытий».
Одним из наиболее важных аспектов, существенно снижающих промышленную безопасность технических устройств, является коррозионное изнашивание крупнотоннажных объектов капитального строительства, к которым относятся аппараты, колонны, абсорберы, емкости, резервуары и т.п., задействованные в процессах нефтепереработки, нефтехимии, хранения, транспортировки нефти и газа и т.д. Данная проблема актуальна не только из-за тяжести последствий от аварии таких объектов, но и в связи с существенными экономическими затратами, связанными с ремонтом и заменой дорогостоящего оборудования. Средства, сэкономленные за счет повышения ресурса и надежности такого оборудования, предприятия могут направить на решение иных вопросов, в том числе связанных с повышением промышленной безопасности ОПО в целом.
Проблемы коррозии крупнотоннажного оборудования решаются нашим предприятием путем нанесения газотермическими методами на поверхности оборудования, подверженные коррозионному износу, металлизационных покрытий. Например, в 2007 г. была решена проблема коррозионного изнашивания от воздействия метилдиэтаноламина на стенки абсорбера ОАО «Газпром нефтехим Салават» путем напыления защитного покрытия монель-металла. Глубина коррозионных язв достигала в отдельных зонах 8 мм (рис. 1). После напыления покрытия проблема была полностью решена, процесс коррозии полностью остановлен, а ежегодный мониторинг состояния покрытия показал, что за 7 лет покрытие не подверглось изнашиванию, и его восстановления не требуется (рис. 2).
Также весьма эффективно зарекомендовало себя напыление алюминием на стенки скруббера ОАО «Органический синтез» (г. Казань).
Для гарантированно надежного результата по защите от коррозии стойкость различных вариантов газотермических покрытий предварительно проверялась на натурных образцах.
Напыление было выполнено ЗАО «Урал-ТСП» в мае 2012 г. Ежегодный мониторинг состояния покрытия показал, что покрытие в ремонте не нуждается, а процесс коррозии также полностью остановлен.
В 2011 г. по заявке ОАО «Газпром нефтехим Салават» была решена проблема коррозионно-эрозионного изнашивания крышек секций холодильника. Коррозионно-эрозионный износ крышек, выявленный при очередном ремонте, был весьма значительным, и не позволял продолжать эксплуатацию крышек (рис. 3), что могло привести к длительному простою цеха. Проблема была решена наплавкой мест коррозионного износа с последующим напылением двухслойного покрытия высокоскоростным методом сталей Х14Н7С3Р3 и Х28Н16М5С1. Напыленное в 2011 г. покрытие продолжает выполнять функции защиты крышек в настоящее время.
Газотермические методы напыления покрытий позволяют также решать проблемы не только коррозии крупнотоннажного оборудования, но механического изнашивания деталей динамического оборудования, существенно повышая его ресурс и надежность. Так, в частности, замена наплавки баббита напылением на подшипниках скольжения турбокомпрессоров показала увеличение их ресурса и соответственно надежности на 250–300% (рис. 4).
Восстановительно-упрочняющее ГТН карбидов вольфрама или хрома (рис. 5) на плунжеры триплекс-насосов обеспечило ресурс их работы не ниже, чем плунжеров импортного производства, устанавливаемых на оборудование зарубежными заводами-изготовителями (например, напыленные карбидом хрома плунжеры для триплекс-насоса «Uraca», перекачивающего аммиак, работают без замены на одном из предприятий уже четвертый год).
Приведенные примеры – это работы, которые выполнялись по единичным заказам предприятий, и это только незначительная часть тех возможностей, которые технологии ГТН предоставляют предприятиям для решения задач повышения ресурса, надежности и промышленной безопасности технических устройств и ОПО в целом.
В том случае, если предприятия, эксплуатирующие ОПО, ставят перед собой задачи комплексного решения повышения ресурса и надежности технических устройств, а не только решение текущих проблем с коррозией, для системной проработки этого вопроса на перспективу, ЗАО «Урал-ТСП» имеет возможность осуществлять проработку защитных покрытий на основании комплекта документов, предоставляемых заказчиками, используя достижения прикладной науки путем привлечения специализированного научного центра по газотермическим покрытиям. При этом покрытия, разрабатываемые в рамках таких программ (такая работа сегодня ведется для
ОАО «Газпром нефтехим Салават» и «Башнефть–Уфанефтехим»), могут быть сертифицированы.
С целью обеспечения выполнения требований законодательных актов по промышленной безопасности все работы по нанесению газотермических покрытий выполняются по методике, которая одобрена к применению на ОПО Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Возможность применения покрытий устанавливается рядом нормативнотехнических документов, в том числе СНиП 3.04.03–85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии», ГОСТ 28302–89 «Покрытия газотермические защитные из цинка и алюминия металлических конструкций», ГОСТ 9.304–87 «Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля», РД 153-39.4-078–01 «Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз», РДИ 38. 5-6-001–91 «Единая система защиты от коррозии. Защита от коррозии внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов» и другими НТД.
Следует особо подчеркнуть, что за рубежом для решения вопросов увеличения ресурса оборудования и повышения его надежности технологии ГТН металлов и сплавов применяются очень широко и активно.
В нашей стране данные технологии пока не имеют столь широкого распространения, но постепенно приходит понимание того, какие существенные преимущества предоставляют технологии ГТН для повышения надежности и промышленной безопасности. Так, в Российской Федерации с 1.01.2013 г. вступил в силу СП 28.133330–2012 «Защита строительных конструкций от коррозии», пункт 9.3.8. которого прямо устанавливает требования по обязательному нанесению газотермических покрытий для защиты от коррозии стальных конструкций зданий и сооружений первого (повышенного) уровня ответственности по ГОСТ Р 54257, а также при повышенных требованиях к долговременной защите конструкций от коррозии или отсутствии возможности возобновления защитных покрытий в процессе эксплуатации.
Технологии ГТН позволяют эффективно решать проблемы изнашивания оборудования и технических устройств, эксплуатируемых на опасных производственных объектах, повышения их надежности и долговечности. Опыт работы нашего предприятия на практике подтверждает это, и мы готовы решать вопросы повышения надежности оборудования и безопасности эксплуатации объектов для всех предприятий. которые заинтересованы в решении этих актуальных задач.
