Управление коррозией под изоляцией с помощью инспекций, основанных на оценке риска

Отрасли промышленности, в которых используется металлическое оборудование и инфраструктура, такие как нефтеперерабатывающие и технологические заводы, сталкиваются с серьезной проблемой: коррозией. Хотя коррозия сама по себе широко известна, существует особый вид, который часто ускользает от внимания - коррозия под изоляцией (CUI). Эта коварная форма коррозии незаметно протекает под изоляционными материалами, что делает ее сложным противником для обнаружения и борьбы с ней. На самом деле, знаете ли вы, что, согласно исследованию, проведенному компанией ExxonMobil в 2003 году, на долю CUI приходится 40-60% расходов на обслуживание трубопроводов?  

В этом блоге мы изучим механизмы, лежащие в основе CUI, и рассмотрим, как следует проводить анализ инспекций на основе риска (RBI) для оценки связанного с CUI риска, чтобы эффективно управлять этим механизмом деградации. 

Для начала давайте определим, что именно представляет собой коррозия под изоляцией (CUI). 

Коррозия под изоляцией (CUI) - это серьезный вид локализованной внешней коррозии, которая поражает оборудование из углеродистой и низколегированной стали. Она возникает, когда вода проникает во внешнюю изоляцию через отверстия или щели в изоляционном покрытии или когда влага в воздухе конденсируется на металлической поверхности под изоляцией (так называемое потоотделение). По этой причине CUI обычно наблюдается на нефтеперерабатывающих и технологических заводах, где высокие температуры вызывают термоциклирование. 

При отсутствии качественного защитного покрытия может произойти значительное разрушение стенок (коррозия).  

^{Рисунок 1: На изображении вы видите оборудование, покрытие и изоляцию. Стрелки показывают, как вода и пар проникают через трещины в изоляции и вызывают CUI.}  

Часто случайный и локализованный характер атаки, а также тот факт, что она скрыта под изоляцией, делает CUI трудно обнаруживаемой. 

Но зачем вообще нужна изоляция, если она приводит к возникновению CUI? 

Несмотря на риск CUI, изоляция служит важной цели, которая перевешивает ее потенциальные недостатки. Изоляция необходима для защиты основных материалов, как правило, стали, от пагубного воздействия окружающей среды. Преимущества изоляции с точки зрения тепловой эффективности, энергосбережения и защиты персонала делают ее важным компонентом во многих промышленных приложениях. Правильное проектирование изоляции, выбор материалов и практика обслуживания могут помочь свести к минимуму возникновение CUI и обеспечить общую эффективность изоляционных систем. 

Итак, мы уже знаем, что изоляция влияет на возникновение CUI, но есть и другие механизмы, играющие роль... 

Явахердашти выделил пять ключевых факторов, которые существенно влияют на CUI:  

Инспекции играют жизненно важную роль в раннем обнаружении и управлении ТСИ. Для обеспечения успешного управления инспекциями важно иметь полное представление о механизмах, влияющих на CUI, поскольку эти знания определяют время и подход к проведению инспекций.  

Давайте подробнее остановимся на стратегии инспекции и посмотрим, как каждый из этих ключевых факторов может повлиять на приоритеты инспекции в зависимости от риска отказа. Для этого нам сначала нужно погрузиться в тему инспекций с учетом риска (Risk-Based Inspections, RBI). 

Для эффективного снижения риска CUI можно использовать методологию Risk-Based Inspection (RBI). В основном компоненты оборудования имеют защитные барьеры, такие как изоляция и покрытие, которые мы хотим проверить. RBI - это проактивный подход, который определяет приоритетность проверок на основе риска разрушения барьеров. Эти анализы проводятся на уровне компонентов с упором на конкретные механизмы деградации, такие как CUI. Проще говоря, процесс RBI включает в себя: 

Рейтинги восприимчивости к отказу и последствий отказа используются для оценки общей критичности или риска. Эта критичность, а также оставшийся срок службы используются для определения даты следующей проверки и, в некоторых случаях, соответствующей стратегии проверки. 

Теперь рассмотрим пять ключевых факторов, влияющих на CUI, и изучим их влияние на анализ инспекций, основанных на оценке риска (RBI). 

Изоляция часто является вторичным барьером против коррозии. Такие факторы, как ее возраст, состояние и тип материала, имеют решающее значение, поскольку они влияют на ее способность удерживать или отводить воду.  

Что касается RBI, то следует учитывать влияние изоляционного материала на восприимчивость к разрушению. 

Для обеспечения дополнительной защиты настоятельно рекомендуется наносить покрытия под изоляцию. В дополнение к покрытию, устойчивому к CUI, особенно при высоких температурах, рекомендуется использовать катодную защиту (КЗ). Покрытие является основным барьером против коррозии. 

Важно отметить, что RBI следует учитывать оставшийся срок службы покрытия, поскольку это может позволить продлить дату следующей проверки оборудования. 

Коррозия под изоляцией (CUI) может поражать углеродистые и низколегированные стали в диапазоне температур от -12°C до 175°C (от 10°F до 350°F). Она также воздействует на аустенитные нержавеющие стали и дуплексные нержавеющие стали при температурах от 60°C до 205°C (140°F - 400°F).  

Остаточный срок службы обычно можно определить для углеродистых и низколегированных сталей. Однако когда речь идет об аустенитных и дуплексных нержавеющих сталях, CUI проявляется как внешнее хлоридное коррозионное растрескивание под напряжением (Cl-SCC) при более высоких температурах (за порогом температуры стенки металла). В таких случаях определение оставшегося срока службы компонентов не представляется возможным.  

В результате подход к проведению инспекции с учетом рисков (RBI) в отношении CUI зависит от материала оборудования и рабочей температуры. 

Атмосфера играет важную роль в CUI, обеспечивая необходимую для коррозии воду. Она может поступать из природных источников, таких как осадки, брызги морской воды и грунтовые воды, а также от промышленных факторов, таких как дрейф градирен и проливы технологических жидкостей. Кроме того, коррозионные вещества, такие как хлориды и сульфаты, содержащиеся в атмосфере, способствуют возникновению CUI, особенно в морской или прибрежной среде и на промышленных объектах, таких как нефтеперерабатывающие и химические заводы.  

Поэтому тип атмосферы должен учитываться в RBI, когда определяется восприимчивость к разрушению. 

Проектирование включает в себя как проектирование оборудования, так и компоновку установки, и оно может полностью исключить необходимость в изоляции, обеспечивая защиту от агрессивных сред и поддерживая температуру ниже критического порога. Однако если изоляция все же необходима, сложности конструкции, такие как форма и крепления, могут затруднить эффективное применение изоляции. 

Таким образом, дизайн играет важную роль либо в полном предотвращении CUI, либо в уменьшении его последствий, вызванных четырьмя ранее упомянутыми факторами. Следовательно, дизайн действительно влияет на RBI косвенно, через эти четыре фактора. 

Учитывая сложность точной оценки риска, связанного с CUI, наличие руководства может оказаться чрезвычайно полезным. IMS PEI служит ценным ресурсом, предоставляя пошаговое руководство по проведению анализа инспекции с учетом риска (RBI). В нем учитываются такие факторы, как механизмы деградации, тип оборудования/компонента и материал, чтобы определить наиболее подходящий подход к RBI. 

IMS PEI предлагает ряд инструментов, используемых для определения коррозии под изоляцией (CUI), включая опросник восприимчивости к разрушению, калькулятор скорости коррозии CUI, оценку срока службы покрытия, поиск критичности на основе восприимчивости к разрушению и последствий разрушения, поиск максимального интервала инспекции на основе критичности и поиск стратегии инспекции на основе критичности. Стратегия инспекции определяет объем охвата инспекции. Выбор подходящего подхода к CUI RBI зависит от материала компонента и рабочей температуры. 

Таким же образом IMS PEI станет вашим надежным спутником, проводя анализ RBI для всех других комбинаций компонентов и механизмов деградации. С его помощью вы сможете с уверенностью точно оценить связанные с этим риски и не запутаться во всех тонкостях.