Газосепаратор: как выбрать тип и что определяет требования к аппарату

Газосепаратор отделяет газ от жидкости за счёт разницы плотностей. Устройство и обозначения типов разобраны в справочнике; здесь — как выбрать аппарат под задачу и почему требования к нему почти всегда максимальные.

Решают четыре вопроса: что именно нужно разделить, какое расчётное давление, есть ли в газе сероводород и до какой температуры остывает стенка. Ответы определяют тип, группу сосуда, объём контроля сварных швов, документы по ТР ТС 032/2013 и сталь.

Шаг 1. Что разделяем — такой и тип

• Газ от жидкости — газосепаратор сетчатый ГС: на схеме ТУ — вертикальный аппарат с выпуклыми днищами.
• Нефть и газ — нефтегазовый сепаратор НГС, а если нужно ещё отвести воду — НГСВ.
• Нефть, газ и вода в одном аппарате — трёхфазный сепаратор ТФС.
• Жидкость от газа отделяет и факельный сепаратор ФС: на схеме ТУ — горизонтальный, с эллиптическими днищами.

По нашим техническим условиям на ёмкостные аппараты у ГС вместимость до 150 м³, у остальных типов — до 250 м³; расчётное давление у всех — до 16 МПа, внутренний диаметр — до 3400 мм. Параметры конкретного аппарата уточняют в конструкторской документации: например, корпуса фильтров-сепараторов С-1 и С-2 рассчитаны на рабочее давление 9,9 МПа и минимальную допустимую температуру стенки под расчётным давлением −70 °C.

Шаг 2. Группа сосуда: на газе почти всегда 1-я

ГОСТ 34347-2017 (таблица 1) относит к 1-й группе сосуды с расчётным давлением свыше 0,05 МПа и средой взрывоопасной, пожароопасной и/или токсичной 1–3-го классов опасности. Среда в наших газосепараторах по документам пожароопасная, с категорией взрывоопасности IIA или IIB, поэтому в документах стоит группа 1.

Главное следствие — контроль сварных соединений радиографией или ультразвуком: у сосудов 1-й и 2-й групп — не менее 100 % длины каждого соединения, доступного для этого контроля (таблица 19 ГОСТ 34347-2017). Для сравнения: у сосуда 4-й группы — не менее 25 %. Поэтому группу полезно знать ещё на стадии заявки.

Шаг 3. Рабочее и расчётное давление — и какой документ будет у аппарата

В заявке нужны оба давления. У нашего сепаратора газа ГС-1 на 4 м³ рабочее давление — 0,65 МПа, а расчётное — 2,5 МПа: корпус считали на расчётное. Пробное гидравлическое давление по документам — 3,46 МПа при испытании в вертикальном положении и 3,5 МПа в горизонтальном: ГОСТ 34347-2017 определяет его от расчётного давления с учётом допускаемых напряжений материала.

От группы среды, расчётного давления и вместимости зависит и категория по ТР ТС 032/2013. Для газов 1-й группы при расчётном давлении свыше 0,05 МПа, вместимости свыше 0,001 м³ и произведении давления на вместимость свыше 0,1 МПа·м³ это 4-я категория — аппарат выпускают с сертификатом. У того же ГС-1: 2,5 × 4 = 10 МПа·м³, значит, 4-я категория — так и записано в его документах.

Шаг 4. Сероводород: отдельный стандарт и отдельные требования

Если в газе есть сероводород с парциальным давлением не менее 0,0003 МПа и среда вызывает коррозионное растрескивание, к аппарату применяют СТО 00220575.063-2005. Он делит сосуды на пять категорий — от I до V — по парциальному давлению сероводорода и кислотности среды (pH 5,0 — граница между категориями II и III); категорию устанавливает разработчик оборудования.

Что это меняет на заводе. Для всех категорий, включая V, — объёмная термообработка после сварки и контроля швов; если швы выполнены ручной дуговой или автоматической сваркой под флюсом, это высокотемпературный отпуск (раздел 7.3 СТО). Для категорий I–IV добавляются: твёрдость проката и поковок — не более 220 НВ, металла шва и зоны термического влияния после термообработки — не более 200 НВ; продольные и кольцевые швы корпуса контролируют радиографией или ультразвуком на 100 % до термообработки и после неё.

Поэтому в опросном листе недостаточно написать «газ»: в поле состава укажите долю сероводорода, а pH воды, если она есть, — в примечании. Поле «вызывает ли среда коррозионное растрескивание» в опросном листе — как раз об этом.

Шаг 5. Температура стенки и сталь

По нашим техническим условиям минимальная допустимая температура стенки в таблице параметров — минус 60 °C. Для аппарата на открытой площадке ГОСТ 34347-2017 (п. 4.1.4) велит принимать минимальную температуру стенки при выборе стали по абсолютному минимуму воздуха района, если стенка под давлением может принять температуру воздуха; иначе — по наиболее холодным суткам обеспеченностью 0,92; если стенка ещё холоднее — по минимальной температуре среды. Дальше — таблица А.1: лист 09Г2С по ГОСТ 19281 категории 4 допускается от −50 °C, категории 5 — от −60 °C, категорий 6 и 15 — от −70 °C; давление в этих строках не ограничено.

На практике: газосепаратор ГС1-6,3-800 в исполнении ХЛ1 рассчитан на −60 °C под давлением, ГС-1 на 4 м³ — на −44 °C; корпуса обоих — из листа 09Г2С-15 по ГОСТ 19281. Не подставляйте вместо этого значения температуру газа: у ГС-1 среда по документам положительной температуры, а минимальная допустимая температура стенки под давлением — −44 °C, аппарат стоит на открытой площадке.

Пример: сепаратор газа ГС-1 на 4 м³

Исходные данные из документов: среда пожароопасная, взрывоопасность IIA T1, класс опасности 4, коррозионная; рабочее давление 0,65 МПа, расчётное 2,5 МПа, расчётная температура стенки 100 °C, минимальная температура стенки под давлением −44 °C.

Что из этого следует: группа 1 по ГОСТ 34347-2017 — контроль радиографией или ультразвуком не менее 100 % длины каждого доступного для этого шва; группа среды 1 и категория 4 по ТР ТС 032/2013 — сертификат; сталь 09Г2С; прибавка на коррозию 2 мм; исполнение УХЛ1; заказ шёл с инспекционной приёмкой. Масса аппарата по основной надписи — 3700 кг, заказ 2026 года.

Типичные ошибки в заявке

• Указано одно давление — рабочее. Корпус, пробное давление и категорию определяют по расчётному.
• Не указан сероводород. Если его парциальное давление от 0,0003 МПа и среда вызывает коррозионное растрескивание, применяют СТО 00220575.063-2005: термообработка, а для категорий I–IV — ещё твёрдость и контроль швов.
• Вместо минимальной температуры стенки — температура газа или «климат».
• Не указана скорость коррозии: из неё исходят при назначении прибавки к толщине стенки — в наших газосепараторах 2–3 мм.

Что указать в опросном листе

• Состав газа и жидкой фазы с долей сероводорода и их плотность — для типа аппарата, группы и стандарта по сероводороду; pH воды — в примечании.
• Рабочее и расчётное давление — для толщины стенки, пробного давления и категории.
• Расчётную температуру стенки и минимальную допустимую температуру стенки под расчётным давлением — для выбора стали.
• Класс опасности, пожаро- и взрывоопасность среды — для группы по ГОСТ 34347 и ТР ТС 032.
• Склонность к коррозионному растрескиванию и скорость коррозии — для требований по сероводороду и прибавки.
• Вместимость, климатическое исполнение и место установки — для категории и исполнения.

Если сомневаетесь в типе сепаратора, группе или требованиях по сероводороду — скачайте опросный лист, заполните и приложите к заявке — инженеры ПЗЭМ разберут условия и предложат исполнение.