Zeitschrift für Erdöl- und Umweltbiotechnologie

Abstrakt

Unsicherheit bei der Schadensermittlung und der Vorhersage der Restlebensdauer von in der petrochemischen Industrie verwendeten technischen Werkstoffen

Ray AK*, Roy N, Raj A, Matwa M, Davuluri A, Kumari A, Kumar P, Mundhada D, Kaushal V und Roy BN

In dieser Arbeit wurde die Kriechschädigung von etwa 11 Betriebsjahren von freiliegendem Stahl der Güte HP-40, der in einem Wasserstoffreformer in der petrochemischen Industrie verwendet wurde, anhand eines diskontinuierlichen Markow-Prozesses beurteilt. In der vorliegenden Untersuchung wurden experimentell ermittelte konventionelle Kriechdaten unter identischen Testbedingungen verwendet. Streuung und Schadensakkumulation aufgrund von Kriechverformung wurden durch mikrostrukturelle Beurteilung unter Verwendung eines Lichtmikroskops und eines Rasterelektronenmikroskops ausgewertet. Die Quantifizierung der Kriechschädigung erfolgte anhand replizierter Kriechdaten anhand zweier Schadensparameter A und A*. Eine statistische Analyse des Hohlraumflächenanteils wurde umfassend für den oberen und unteren Teil des Reformerrohrs bei 870 °C in einem Spannungsbereich von 52 bis 68 MPa durchgeführt. Darüber hinaus wurde das vorgeschlagene Wahrscheinlichkeitsmodell mit dem CDM-Modell (Continuum Damage Mechanics) von Kachanav verglichen. Beide Ansätze zeigten quantitative experimentelle Unterstützung. Bei 870 °C/Betriebsspannung wird eine Restlebensdauer von ≥ 10 Jahren geschätzt. Für 55 Jahre Betrieb freiliegender Reaktorbehälter für katalytisches Kaltcracken (CCU) und Destillationskolonnenmaterialien für die Feed Processing Unit (FPU) einer petrochemischen Industrie wurden Studien zur Restlebensdauer unter Berücksichtigung der Unsicherheit bei der Berechnung der LMP-Werte (Larson Miller Parameter) und durch Extrapolation des Spannungs-LMP-Diagramms geschätzt. Die Variabilität des normalisierten Kriechschadens für Reaktor- und Kolonnenmaterialien lässt sich mithilfe der Weibull-Verteilung gut approximieren. Wie erwartet verschiebt sich die Verteilung mit zunehmender Betriebsdauer in Richtung des höheren Schadensbereichs.