在線監(jiān)測(cè)與超聲波測(cè)厚技術(shù)綜合應(yīng)用分析

劉忠友，楊本立

(中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

在線監(jiān)測(cè)與超聲波測(cè)厚技術(shù)綜合應(yīng)用分析

劉忠友，楊本立

(中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

隨著原油性質(zhì)的日益劣化，煉油裝置的防腐蝕形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。經(jīng)過(guò)幾年的摸索和實(shí)驗(yàn)，利用腐蝕在線監(jiān)測(cè)與超聲波測(cè)厚技術(shù)相結(jié)合的方法，對(duì)煉油裝置的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防護(hù)，可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，并能有效排查裝置安全隱患，保證裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

超聲波測(cè)厚 在線監(jiān)測(cè) 現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè) 腐蝕隱患

中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司煉油廠(以下簡(jiǎn)稱煉油廠)于2007－2008年先后在13套煉油裝置建立了腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便及時(shí)反映監(jiān)測(cè)部位的腐蝕趨勢(shì)，為裝置提供腐蝕預(yù)警。但是鑒于在線監(jiān)測(cè)的局限性及現(xiàn)場(chǎng)工況的復(fù)雜性，僅憑監(jiān)測(cè)結(jié)果不足以準(zhǔn)確判斷監(jiān)測(cè)部位的實(shí)際腐蝕情況及當(dāng)前裝置的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。為此，防腐蝕監(jiān)測(cè)部門時(shí)時(shí)關(guān)注在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，并利用超聲波測(cè)厚技術(shù)對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示腐蝕趨勢(shì)較大和報(bào)警頻率較高的部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)超聲波測(cè)厚驗(yàn)證。利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)篩選有效信息，再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)厚檢測(cè)，不僅能夠節(jié)省大量人力物力，而且超聲波測(cè)厚可以彌補(bǔ)在線監(jiān)測(cè)的局限性，并對(duì)其預(yù)警結(jié)果進(jìn)行及時(shí)驗(yàn)證。兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，能夠有效排查裝置的腐蝕隱患。

1 實(shí)施情況及效果

在線監(jiān)測(cè)與測(cè)厚技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用一年多來(lái)，多次發(fā)現(xiàn)裝置重大腐蝕隱患。

(1)2009年1月，對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行半年多來(lái)腐蝕趨勢(shì)較大的探針進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1 在線監(jiān)測(cè)腐蝕速率統(tǒng)計(jì)(2009年1月)Table 1 On line monitoring of corrosion rate

防腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)人員根據(jù)表1結(jié)果的提示到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行超聲波測(cè)厚，并擴(kuò)大檢測(cè)范圍，對(duì)該系統(tǒng)及周圍管道進(jìn)行測(cè)厚，測(cè)厚結(jié)果見表2。

測(cè)厚結(jié)果顯示，四常減壓蒸餾減壓過(guò)汽化油線6號(hào)探針處P-1017/1出口第二個(gè)彎頭減薄嚴(yán)重，剩余壁厚僅有3.9 mm。該裝置由于長(zhǎng)期煉制進(jìn)口原油，原料酸值和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，有時(shí)超過(guò)裝置設(shè)防值(硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.17%，酸值0.50 mgKOH/g)。同時(shí)減壓過(guò)汽化油線操作溫度為370℃，易形成高溫環(huán)烷酸腐蝕。另外環(huán)烷酸的腐蝕也受流速、流態(tài)和沖擊等因素的極大影響［1］，因此在減壓過(guò)汽化油線的彎頭部位極易發(fā)生高溫環(huán)烷酸腐蝕，且腐蝕速率長(zhǎng)期居高不下。

表2 報(bào)警探針部位管線超聲波測(cè)厚數(shù)據(jù)Table 2 Alarm probe parts of the pipeline ultrasonic thickness data

連續(xù)重整自產(chǎn)燃料氣線3號(hào)探針D101壓控后至自產(chǎn)燃料氣總線的第一個(gè)彎頭減薄比較嚴(yán)重，剩余壁厚只有2.7 mm。該系統(tǒng)燃料氣中硫化氫濃度比較高，且攜帶水，極易形成硫化氫和水的腐蝕環(huán)境，減薄部位恰為水平方向的彎頭處，由于流速的影響［2］，腐蝕更為嚴(yán)重。

此次現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)還發(fā)現(xiàn)，一常減壓蒸餾裝置減四線(20號(hào)碳鋼)7號(hào)探針，彎頭剩余壁厚為3.4 mm，與腐蝕在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本相符，由此可以判斷這些部位腐蝕確實(shí)很嚴(yán)重。對(duì)這一結(jié)果車間迅速采取了相應(yīng)的措施，避免了可能發(fā)生的腐蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)。尤其是四常減壓蒸餾裝置減壓過(guò)汽化油線、一常減壓蒸餾裝置減四線，這些部位均是高溫部位，一旦泄漏，后果不堪設(shè)想。

(2)2010年3月，二常減壓蒸餾裝置初餾塔頂空氣冷卻器(以下簡(jiǎn)稱空冷器)前3號(hào)探針報(bào)警頻繁，見圖1。

防腐蝕監(jiān)測(cè)部門針對(duì)報(bào)警情況進(jìn)行超聲波測(cè)厚復(fù)查，并對(duì)二常減壓蒸餾裝置常壓塔頂空冷器出入口管道也進(jìn)行了測(cè)厚。

測(cè)厚結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3號(hào)探針初餾塔頂空冷器出口管道一彎頭規(guī)格273 mm×8 mm，20號(hào)鋼，最小剩余厚度只有2.6 mm;常壓塔頂空冷器入口管道規(guī)格159 mm×5 mm，20號(hào)鋼的一段直管，最小厚度也只有2.6 mm。車間對(duì)兩處減薄點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行了包盒子處理，消除了設(shè)備安全隱患。

(3)2010年3月以來(lái)，一常減壓蒸餾裝置減壓塔頂罐入口管道14號(hào)探針腐蝕趨勢(shì)一直較大，見圖2。

防腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)人員于2010年4月13日對(duì)報(bào)警情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)厚復(fù)查。一常減壓蒸餾裝置14號(hào)探針報(bào)警復(fù)查結(jié)果見表3。該段管道(規(guī)格:φ108 mm×5 mm)最薄點(diǎn)僅為2.9 mm，其余減薄點(diǎn)也均在彎頭處。由此可以判定該段管道腐蝕速率較大。

表3 一常減壓蒸餾裝置14號(hào)探針測(cè)厚結(jié)果Table 3 The first distuation unit of 14#thickness review the results of alarm probe

針對(duì)以上檢測(cè)結(jié)果，車間及時(shí)進(jìn)行了認(rèn)真復(fù)核，并對(duì)減薄嚴(yán)重的管段根據(jù)具體情況采取了更換、包盒子及重點(diǎn)監(jiān)護(hù)等措施。

2 在線監(jiān)測(cè)探針運(yùn)行中的不足

腐蝕在線探針檢測(cè)結(jié)果雖然能夠直觀的反映裝置某些部位的腐蝕趨勢(shì)，但運(yùn)行中也存在一些不足。

2.1 在線pH探針數(shù)值偏離

目前煉油廠腐蝕在線監(jiān)測(cè)在13套裝置共安裝pH探針12個(gè)，其中二催化裂化、三催化裂化和柴油加氫裝置各1個(gè)，三套常減壓蒸餾裝置各3個(gè)。從運(yùn)行情況來(lái)看，蒸餾裝置pH探針運(yùn)行情況較差，pH監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)常波動(dòng)(因水質(zhì)含有油性雜質(zhì)而污染探頭)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而偏離實(shí)際數(shù)值，沒有起到及時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)整注劑量的預(yù)期效果。二常減壓蒸餾裝置減壓塔頂容105酸性水pH截圖見圖3，該探針于2010年3月23日更換，前半個(gè)月運(yùn)行情況良好，但從4月8日以來(lái)，pH值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯下滑趨勢(shì)，最低測(cè)量值為2.99，與酸性水實(shí)際酸值偏差較大。

改進(jìn)措施:對(duì)pH探針及時(shí)維護(hù)和清洗。此后每?jī)蓚€(gè)月對(duì)所有在用pH探針進(jìn)行清洗，對(duì)測(cè)量不準(zhǔn)的探針做到及時(shí)維護(hù)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2 電感探針監(jiān)測(cè)點(diǎn)波動(dòng)頻繁

從使用情況來(lái)看，電感探針的使用效果要好于pH探針，基本能夠反映出現(xiàn)行裝置布點(diǎn)位置的腐蝕情況。但也存在探針波動(dòng)頻繁的現(xiàn)象，使腐蝕速率數(shù)值與實(shí)際情況有差距。

改進(jìn)措施:加強(qiáng)探針的維護(hù)和保養(yǎng)。同時(shí)對(duì)一些長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)腐蝕速率較低(≤0.1 mm/a)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)更換監(jiān)測(cè)部位，提高電感探針的監(jiān)測(cè)效率。同時(shí)對(duì)腐蝕速率較大的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如連續(xù)重整的3號(hào)和4號(hào)探針，在裝置加強(qiáng)巡檢力度和對(duì)防腐蝕措施升級(jí)的前提下，更換監(jiān)測(cè)部位，避免不必要的浪費(fèi)。

2.3 運(yùn)行軟件抗干擾能力弱

探針波動(dòng)或者更換新探針，導(dǎo)致腐蝕曲線存在較大波峰波谷或曲線波動(dòng)情況，導(dǎo)致軟件計(jì)算腐蝕速率存在較大偏差。2009年10月至2010年4月二常減壓蒸餾3號(hào)電感探針運(yùn)行情況見圖4。

改進(jìn)措施:系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位對(duì)因裝置波動(dòng)或更換新探針造成曲線波動(dòng)較大的監(jiān)測(cè)曲線進(jìn)行及時(shí)修正，平滑曲線，防止因軟件錯(cuò)誤導(dǎo)致計(jì)算腐蝕速率不準(zhǔn)的情況發(fā)生。

3 效果分析

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能相對(duì)準(zhǔn)確地反映出運(yùn)行裝置的腐蝕狀況及腐蝕嚴(yán)重部位的趨勢(shì)，為裝置控制腐蝕提供了依據(jù)。但在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能反映出運(yùn)行裝置的腐蝕趨勢(shì)，不能具體的反映出腐蝕程度。而超聲波測(cè)厚能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出設(shè)備及管道的剩余壁厚，并能夠通過(guò)計(jì)算得出相對(duì)真實(shí)的腐蝕速率。但對(duì)于測(cè)厚點(diǎn)的具體位置選擇卻比較困難［3-4］。

在工作實(shí)踐中，不斷摸索利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與超聲波測(cè)厚技術(shù)相結(jié)合的方法，發(fā)現(xiàn)了多處腐蝕減薄非常嚴(yán)重的部位，及時(shí)通知相關(guān)車間采取了更換、包盒子及重點(diǎn)監(jiān)護(hù)等措施，避免了泄漏事故的發(fā)生。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)雖然在裝置防腐蝕環(huán)節(jié)起到了非常重要的作用，但技術(shù)方面仍存在許多不足，還需要在實(shí)際工作中不斷總結(jié)并加以完善。目前在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為防腐蝕監(jiān)測(cè)部門的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，在煉油生產(chǎn)裝置中推廣應(yīng)用，并取得了較好效果。

4 結(jié)語(yǔ)

在線監(jiān)測(cè)與測(cè)厚技術(shù)相結(jié)合，排查煉油裝置腐蝕隱患，能夠及時(shí)為生產(chǎn)裝置提供準(zhǔn)確的腐蝕部位和腐蝕趨勢(shì)，減少大量不必要的篩查工作;能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出隱患部位，并及時(shí)采取措施，減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生;還能夠有效地避免安全事故及非計(jì)劃停工，降低經(jīng)濟(jì)損失。

［1］梁春雷，陳學(xué)東，艾志斌，等.環(huán)烷酸腐蝕機(jī)理及其影響因素研究綜述［J］.壓力容器，2008，25(5):33.

［2］莫廣文.煉油裝置腐蝕概況及對(duì)策［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2008，25(1):31.

［3］中國(guó)石化集團(tuán)安全工程研究院.煉油裝置防腐蝕策略［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2008:19-21.

［4］陳匡民.過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:214.

Application of On-line Detection and Ultrasonic Thickness Measurement

Liu Zhongyou，Yang Benli
(SINOPEC Beijing Yanshan Petrochemical Co.，Ltd.，Beijing 102500)

As the crude oil is becoming increasingly poor，the corrosion in the process units of refineries becomes increasingly severe.Several years＇testing and practice of application of on-line corrosion detection and ultrasonic thickness measurement in the corrosion detection and protection of refinery process units has proven that the combination of the two techniques can effectively locate the potential hazard and ensure the safe and reliable operation of the units.

ultrasonic thickness measurement，on-line detection，field measurement，potential corrosion hazard Analysis of Cracking Failure of Tees for Pipelines

TE973.6

A

1007－015X(2011)05－0048－04

2011－05－ 28;修改稿收到日期:2011－06－29。

劉忠友，工程師，從事防腐工作多年，現(xiàn)在生產(chǎn)運(yùn)行保障中心主管防腐蝕工作。E-mail:Liu_zhongyou@sohu.com。

(編輯 彭濟(jì)鋒)

國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)