Теплообменные аппараты 15Х5М в Минске

Теплообменные аппараты 15Х5М — жаропрочное исполнение для агрессивных сред

Теплообменные аппараты 15Х5М — категория нефтезаводского и нефтехимического оборудования, корпусные элементы, трубные пучки и камеры которого изготовлены из хромистой жаропрочной стали марки 15Х5М. Данная сталь относится к группе ферритно-мартенситных хромистых сталей с содержанием хрома 4,5–6,0 % и молибдена 0,45–0,60 %, что определяет её эксплуатационные характеристики при контакте с серосодержащими средами и повышенными температурами.

Применение стали 15Х5М в конструкции теплообменного оборудования обеспечивает стойкость к высокотемпературной сероводородной коррозии, водородному охрупчиванию и науглероживанию. Кожухотрубчатые теплообменники, воздушные холодильники и рекуператоры тепла из 15Х5М востребованы на установках гидроочистки, гидрокрекинга, каталитического риформинга и замедленного коксования, где рабочие среды содержат активные сернистые соединения при температуре до 550–600 C.

Технологические особенности изготовления

Оборудование из стали 15Х5М требует строгого соблюдения режимов термической обработки. После сварки корпусов и камер обязателен высокий отпуск при 720–760 C для снятия напряжений и восстановления пластических свойств металла шва и зоны термического влияния. Сварка выполняется электродами типа Э-10Х5МФ или с применением проволоки Св-10Х5М с предварительным подогревом до 200–300 C.

Механические свойства стали 15Х5М в состоянии поставки после нормализации с отпуском:

• предел текучести — не менее 215 МПа;
• временное сопротивление разрыву — 440–590 МПа;
• относительное удлинение — не менее 22 %;
• ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 59 Дж/см;
• твёрдость после отпуска — 170–220 HB.

Ограничением применения стали 15Х5М является склонность к отпускной хрупкости при медленном охлаждении в интервале 450–550 C, что учитывается при проектировании аппаратов, работающих в этом температурном диапазоне. Также сталь чувствительна к водородной деградации при парциальном давлении водорода выше 5 МПа, поэтому для реакторного оборудования гидрогенизационных процессов применяют стали типа 12Х5МФБ с дополнительным легированием ванадием.

Конструктивные исполнения аппаратов из 15Х5М

Теплообменные аппараты из стали 15Х5М выпускаются в следующих исполнениях:

• кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой типа ТП для компенсации температурных деформаций;
• аппараты с U-образными трубными пучками для высокотемпературных потоков;
• воздушные холодильники с оребрёнными трубами из 15Х5М;
• рекуператоры типа «труба в трубе» для утилизации тепла технологических потоков;
• подогреватели сырья с паровым или огневым подогревом.

Трубные пучки из стали 15Х5М применяются в сочетании с обечайками из углеродистых сталей в биметаллическом исполнении, когда корпус работает при умеренных температурах, а трубная система контактирует с агрессивной средой. Развальцовка труб в трубных решётках выполняется с последующей обваркой для герметизации соединений.

Параметры эксплуатации

Нормативная база и контроль качества

Изготовление теплообменных аппаратов из стали 15Х5М регламентируется ГОСТ 34347-2017 (сосуды и аппараты стальные сварные) и ГОСТ 34233.1-2017 (нормы и методы расчёта на прочность). Сталь поставляется по ГОСТ 20072-74 (сталь жаропрочная) или ТУ 14-1-1523-76 для листового проката. Каждая партия металла проходит входной контроль химического состава и механических свойств, включая испытания на ударный изгиб при пониженных температурах.

Неразрушающий контроль сварных швов аппаратов из 15Х5М выполняется радиографическим методом в объёме 100 % для корпусов, работающих под давлением, с дополнительным ультразвуковым контролем зон термического влияния. Гидроиспытания проводятся с коэффициентом 1,25 от рабочего давления с выдержкой не менее 10 минут.

Вопросы и ответы