Операционные окна целостности промышленного предприятия

Актуальность

Многообразие химических составов производственных сред, изменение температур и давлений в ходе производственного цикла требуют применения материалов, обладающих необходимой коррозионной стойкостью и механической прочностью в течении проектного срока эксплуатации оборудования. Для достижения высокой экономической эффективности предприятия необходим всеобъемлющий подход к выбору материалов.

Как правило, материалы с превосходными механохимическими свойствами содержат в своем составе легирующие элементы Cr, Ni, Ti, Mo и др., которые влияют на их стоимость. В большинстве случаев удается применять более доступные материалы при соблюдении определенных условий эксплуатации.

Совокупность параметров, влияющих на механизм разрушения материала оборудования и их допустимые диапазоны, при соблюдении которых возможна эксплуатация оборудования в течении проектного срока называются операционными окнами целостности (ООЦ).

Решение

Для успешной реализации программы ООЦ на предприятии требуются данные по технологическому процессу, средам и химсоставу, материалу оборудования, истории отказов и разрушения оборудования. После сбора всех необходимых данных, определяются механизмы разрушения оборудования и значимые факторы, которые могут значительно ускорить процесс деградации. Если такие факторы могут быть контролируемы в ходе эксплуатации объекта, то их вносят в перечень ООЦ. Допустимые диапазоны ООЦ выбираются по опыту эксплуатации данного объекта, по рекомендациям в корпоративных, отраслевых, национальных или международных стандартах и рекомендуемых практиках. Например, такими диапазонами могут служить 5 мкг/л кислорода в питательной воде котлов, 50 мг/л содержания хлор-ионов в средах, контактирующих с аустенитными нержавеющими сталями и пр.

Внедрение ООЦ позволяет выявить параметры, которые оказывают высокое влияние на скорость разрушения материала, установить систему мониторинга таких параметров путем установки приборов или программы отбора проб, выстроить алгоритм сигнализации и оповещения отклонений. Кроме того, заранее прописываются меры, которые необходимы для исполнения при отклонениях. Они могут включать в себя оповещение определенных должностных лиц и руководства компании, изменение температуры или расхода сырья, введение химреагентов и др.

Обычно составляются месячные отчеты по ООЦ для установки или отдельной системы, где указывается продолжительность отклонения по каждому параметру и их величины, перечень предпринятых мер и план по предотвращению появления отклонений.

В случаях, когда при разработке ООЦ выясняется, что параметр не может быть контролируем, то принимаются такие меры как назначение дополнительных инспекции для контроля состояния оборудования, установка стационарных методов онлайн контроля (стационарные датчики УЗК, передающие данные на пульт оператора), установка узлов дозирования химреагентов (ингибиторов коррозии, поглотителей кислорода/сереводорода, рН – модификаторов и пр.).

Для параметров назначают пределы в зависимости от величины последствий, которые называют:

• безопасные лимиты;
• стандартные лимиты;
• критические лимиты.

При проектировании предполагается, что деградация оборудования будет происходить с определенной скоростью, которая отображена как ожидаемая степень разрушения на рисунке 1.

При такой степени разрушения будет происходить постепенное снижение остаточного ресурса и повышение риска на всем протяжении эксплуатации оборудования. То есть удержание параметра в безопасных лимитах (зеленая зона, рис.1) должно гарантировать безаварийную эксплуатацию в течении проектного срока эксплуатации оборудования. При превышении безопасных лимитов, наблюдается повышение степени разрушения, уменьшение остаточного ресурса и увеличение риска. Все это приводит к преждевременному выходу из стоя оборудования (оранжевая зона, рис.1). При еще большем отклонении параметра от безопасных значений, степень разрушения резко повышается, что может привести к разгерметизации оборудования за короткий промежуток времени (красная зона, рис.1).

Рисунок 1. Зависимость степени разрушения, риска и остаточного ресурса оборудования от степени отклонения параметра из безопасной зоны.

На рисунке 1, в качестве примера приведен случай, когда параметр определенное время после ввода в эксплуатации находился в безопасной зоне, после чего, превысил стандартный лимит, а затем и критический лимит. Необходимые меры по возвращению параметра были приняты позже регламентируемого периода. Удалось снизить параметр ниже критических лимитов, однако степень разрушения была настолько велика, что это повлияло на остаточный ресурс. В результате произошла разгерметизация оборудования.

Выводы

Таким образом, развёртывание программы ООЦ на предприятии позволяет:

• выявить параметры, которые влияют на надежность оборудования;
• получать актуальную информацию по отклонениям;
• применять заранее разработанный план действий в случае отклонений;
• планировать остановы, инспекции, ремонты, замены в случае критических отклонений;
• обосновывать бюджетирование дополнительных мер для поддержания целостности оборудования.

Разработка программы ООЦ является обязательным компонентом программы надежности производственного предприятия.