La pompe à résidus sous vide brut connaît des défaillances répétitives

Jan 21, 2024

Une usine de traitement de brut de raffinerie dispose d'une unité de vide de brut en service depuis 2014. Chaque train de traitement est équipé de deux pompes à résidus de vide de fond de 460 kilowatts (kW). La pompe est à un étage avec un débit nominal de 638 mètres cubes par heure (m3/h), une hauteur différentielle de 205 m et une température de fonctionnement d'environ 360 C.

Ce service est difficile compte tenu des températures élevées et des environnements de confinement du pétrole brut. La pompe en question a souffert de problèmes de vibration et de pannes de réparation depuis sa mise en service en 2014. L'exploitation sur le terrain a signalé une récente panne de pompe, qui a mis l'une des pompes en fonctionnement hors service en raison de fortes vibrations.

Un examen complet et un dépannage ont été effectués et ont révélé que des défauts de conception et de fonctionnement affectaient la fiabilité de la pompe.

Les tendances de fonctionnement de la pompe ont été examinées et comparées à la courbe du fabricant. L'analyse du fonctionnement de la pompe a révélé que toutes les pompes de même conception fonctionnaient à un débit inférieur à celui nominal, soit près de 50 % du meilleur point d'efficacité (BEP). Cette opération à faible débit a mis en évidence un problème de surdimensionnement des équipements, qui a contribué à la faible fiabilité des pompes. De plus, les tendances globales des vibrations ont montré une augmentation graduelle des vibrations du tubage depuis la mise en service.

Les pompes ont été démontées pour examiner de plus près les composants défectueux. Les constatations suivantes ont été faites :

Une érosion du côté aspiration et refoulement a été constatée sur la roue à aubes en raison de la recirculation à faible débit d'aspiration et de refoulement.

Il y avait une forte corrosion sur la roue.

Le matériau de la turbine a été vérifié et s'est avéré être de la fonte nodulaire austénitique A439 de l'American Society for Testing and Materials (ASTM).

La bague d'usure de la turbine côté entraînement a été grippée avec la bague d'usure du carter.

La bague d'usure de la turbine côté opposé à l'entraînement manquait.

Le corps de la pompe, en A487 CA6NM, était en bon état, aucun signe de corrosion ou d'érosion n'a été trouvé.

Le fonctionnement de la pompe à faible débit, loin du BEP, crée des contraintes sur les pompes et introduit des recirculations d'aspiration et de refoulement comme en témoignent les résultats des inspections de la roue.

De plus, le matériau de construction de la pompe était remis en question en raison de la corrosion trouvée sur la roue. La roue est en fonte ASTM 439; le service pompé est du pétrole brut dans une unité de vide qui contient du soufre élémentaire qui peut provoquer une corrosion à des températures élevées. La quantité de soufre total dans un pétrole brut dépend du champ pétrolifère et varie de 0,05 % à 14 %. Des teneurs en soufre aussi faibles que 0,2 % suffisent à créer une corrosion par sulfuration dans les aciers ordinaires et les aciers faiblement alliés.1

ASTM 439 contient 1,75 % à 2,75 % de chrome, selon les courbes McConomy modifiées en dessous du taux de corrosion prévu à une température de fonctionnement de 360 C, dépassant 0,1 millimètre (mm)/an sans tenir compte d'autres facteurs tels que la vitesse du fluide et les particules érosives dans les services. Tout ce qui précède a créé et accéléré un environnement corrosif.

La première suggestion est d'améliorer les conditions de fonctionnement de la pompe pour qu'elle soit plus proche des paramètres de conception. Deuxièmement, le matériau de la roue doit être mis à niveau vers au moins A487 grade CA6NM avec un pourcentage de chrome plus élevé (11% à 14%), qui aura une meilleure résistance à la corrosion et éliminera les défauts de matériau.

Luai A. Al-Fayez est un spécialiste des pompes avec 25 ans d'expérience avec Saudi Aramco. Il possède un certificat ISO 18736 CAT III pour les vibrations.

Abdul-Mohsin Buluwi est titulaire d'un baccalauréat en génie mécanique de l'Université King Fahad du pétrole et des minéraux. Il est ingénieur d'équipement rotatif travaillant avec le département des services de conseil de Saudi Aramco. Pour plus d'informations, rendez-vous sur www.aramco.com.