Materiali per pompe centrifughe per la movimentazione di prodotti contenenti idrogeno solforato

Jul 30, 2023

La presenza di idrogeno solforato (H2S), anche in tracce, e di acqua in un prodotto può portare a cracking da stress da solfuro (SSC) e cracking indotto da idrogeno (HIC) nei materiali standard utilizzati nella produzione di pompe centrifughe.

Questa rottura può portare a un guasto catastrofico del componente. La corretta selezione del materiale per controllare SSC e HIC è affrontata negli standard MR0103 e MR0175 della National Association of Corrosion Engineers (NACE). Questo articolo stabilisce i materiali standard da utilizzare nella costruzione di componenti a contatto con il fluido per pompe in servizio H2S. In generale, i materiali utilizzati richiedono una durezza e una resistenza ridotte del materiale selezionato.

Sebbene altri materiali possano essere accettabili, quelli elencati funzioneranno per tutte le classi di materiali API 610. Si noti che la differenza tra H2S umido e secco è la presenza di acqua.

È responsabilità dell'utente specificare la quantità di H2S umido che può essere presente nel prodotto e se la quantità presente richiama lo standard NACE. Se viene specificato un materiale con durezza e resistenza ridotte, il materiale richiesto sarà conforme a NACE MR0103 o NACE MR0175.

Sebbene sia responsabilità dell'acquirente specificare se sono necessari materiali a durezza ridotta, anche piccole quantità di H2S sono sufficienti per richiedere materiali resistenti alla tensocorrosione da solfuri.

In caso di dubbi sulla necessità o meno di materiali a durezza ridotta, è necessario utilizzarli come dispositivo di sicurezza per prevenire possibili guasti dell'apparecchiatura.

NACE MR0103 o MR0175 si applicano a diverse operazioni. La NACE MR0103 si applica alle raffinerie di petrolio, agli impianti di gas naturale liquefatto (GNL) e agli impianti chimici. NACE MR0103 si applica ai materiali potenzialmente soggetti a tensocorrosione da solfuri.

NACE MR0175 si applica al materiale potenzialmente soggetto a tensocorrosione da solfuri e cloruri negli impianti di produzione di petrolio e gas e negli impianti di addolcimento del gas naturale.

I materiali ferrosi a durezza ridotta non coperti da NACE MR0103 o NACE MR0175 devono avere un carico di snervamento non superiore a 90.000 libbre per pollice quadrato (psi) e una durezza non superiore alla durezza Rockwell C (HRC) 22 (234 numero di durezza Brinell [BHN]). I componenti fabbricati mediante saldatura devono essere trattati termicamente dopo la saldatura, se necessario, in modo che sia le saldature che le zone interessate dal calore soddisfino i requisiti di resistenza allo snervamento e durezza.

Per i seguenti componenti devono essere previsti almeno materiali a durezza ridotta:

Le parti della custodia interna della pompa a doppio corpo che sono in compressione, come i diffusori e i gruppi della custodia interna, non sono considerate parti della custodia a pressione.

I bulloni del corpo delle pompe con corpo diviso assialmente (come API 610 BB1 e BB3) non sono considerati bagnati.

Gli anelli di usura della girante rinnovabile che sono completamente temprati non devono avere una durezza superiore a HRC 22 (234 BHN). È possibile utilizzare anelli antiusura della girante rinnovabili con rivestimento duro o indurimento superficiale se la durezza del substrato e delle zone di transizione non ha una durezza superiore a HRC 22 (234 BHN).

Le superfici di usura integrali sulle giranti possono essere indurite in superficie o indurite mediante l'applicazione di un rivestimento adeguato invece di fornire anelli di usura rinnovabili della girante se la durezza del materiale del substrato non è superiore a HRC 22 (234 BHN). In tutti i gradi di materiale non sono ammesse variazioni contenenti elementi di lega come piombo o zolfo per migliorare la lavorabilità.

La ghisa è accettabile per le parti soggette ad usura per la classe di materiali API S-4. Lo standard comune per questo materiale è l'American Society for Testing and Materials (ASTM) A48 Classe 30 e CIass 40.

Gli anelli antiusura Ni-resist possono essere utilizzati per le classi API S-5 e S-6. Quando viene specificato il Ni-resist, utilizzare ASTM A436 Tipo 1 per le parti soggette ad usura stazionarie e ASTM A436 Tipo 2 per le parti rotanti. Le parti Ni-resist non devono essere utilizzate laddove la pressione differenziale è superiore a 350 psi.

L'acciaio al carbonio è accettabile ma deve soddisfare i requisiti di durezza RC22 (248 BHN) e richiede una distensione dopo la saldatura, indipendentemente da quanto piccola sia la saldatura. La classe del materiale standard è ASTM A216 Gr. WCB. In generale, le barre di acciaio al carbonio non sono accettabili perché il requisito di bassa durezza riduce la resistenza a un livello così basso da non funzionare per la maggior parte delle applicazioni. Nei casi in cui la resistenza non è importante, può essere utilizzato purché soddisfi i requisiti di durezza e di trattamento termico post saldatura (PWHT).