在線腐蝕監(jiān)測在高含硫天然氣凈化廠的應(yīng)用及優(yōu)化

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(1.中國石化達州天然氣凈化有限公司，四川 達州 635000;2.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110180)

近年來，國內(nèi)外腐蝕監(jiān)測技術(shù)發(fā)展迅速，已在各石化企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。主要的腐蝕監(jiān)測技術(shù)有探針監(jiān)測、腐蝕掛片、定點測厚、腐蝕調(diào)查和全面檢驗等，但是以上在線監(jiān)測方法均有不同程度的局限性。某高含硫天然氣凈化廠原料氣中H2S體積分數(shù)14%，CO2體積分數(shù)為8%，年處理量達120×108m3，因酸性組分含量高、裝置負荷大，設(shè)備、管線腐蝕風(fēng)險大，通過對在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化改造，滿足了現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測需要，為腐蝕速率的測定提供了可靠的依據(jù)。

1 高含硫凈化裝置腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1.1 監(jiān)測方法優(yōu)選

結(jié)合高含硫化氫的腐蝕環(huán)境，硫的腐蝕產(chǎn)物對電阻法和電化學(xué)測量結(jié)果影響較大，在一定程度上影響了腐蝕測量結(jié)果準(zhǔn)確度，尤其對電阻法測量結(jié)果準(zhǔn)確度影響較大,在實際應(yīng)用中也得到了證明。對比常用腐蝕監(jiān)測方法，由于電感探針具有較強的適應(yīng)性，能夠在多相介質(zhì)環(huán)境中使用，故選擇電感探針作為監(jiān)測手段進行監(jiān)測。電感探針技術(shù)測量原理是,根據(jù)金屬管狀探頭在腐蝕前后的厚度變化，而引發(fā)的線圈電感量的變化來測量腐蝕速率。

1.2 監(jiān)測點選擇

該廠共有6套聯(lián)合裝置12個系列，每2個系列都有單獨的脫硫、硫磺回收、尾氣處理裝置及共有的脫水、酸性水汽提裝置組成一套聯(lián)合裝置，而公用介質(zhì)生產(chǎn)裝置組成公用工程單元。在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)采用DG-9500型電感探針，每套聯(lián)合裝置布置25個監(jiān)測點，公用工程部分共布置156個監(jiān)測點。

2 腐蝕檢測系統(tǒng)應(yīng)用評價

該凈化廠在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)自2009年投用,至今運行良好，腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)具有時效性和真實性，基本能夠真實地反應(yīng)腐蝕情況。但是存在如下問題：

(1)個別探針的腐蝕損耗明顯比實際情況高，主要為二級硫冷器入口管線探針(CL-30801)、急冷水泵出口管線探針(CL-40401)和胺液再生塔底重沸器(E-104B)氣相返回管線探針(CL-11501)。其中第二級硫冷凝器酸性氣入口管線材質(zhì)為20R+316L，探針材質(zhì)為20R，探針材質(zhì)低于管線材質(zhì)，并不能完全反映管線腐蝕情況。急冷水泵出口管線探針(CL-40401)腐蝕嚴(yán)重的原因為：當(dāng)脫硫系統(tǒng)運行工況波動時，導(dǎo)致脫硫后再生酸性氣組分和流量不穩(wěn)，連鎖引發(fā)加氫系統(tǒng)波動，加氫反應(yīng)不充分，反應(yīng)器出口便產(chǎn)生較多的SO2并進入急冷塔，使急冷水的pH值下降，當(dāng)pH值低于6時，急冷水對設(shè)備和管線腐蝕加重。再生塔底重沸器氣相返回管線探針(CL-11501)材質(zhì)為SA516-65，與C-104底部材質(zhì)相同，再生塔底重沸器A氣相返回口管線為復(fù)合管(20R+316L)，所以該探針不能完全反映該處管線腐蝕情況。

(2)探針更換時，發(fā)現(xiàn)部分下裝式探針受氣相介質(zhì)攜帶液體和液相介質(zhì)夾雜固體雜質(zhì)等因素影響，雜質(zhì)堵塞探針保護套管，表面形成積垢和垢下腐蝕，影響探針檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時導(dǎo)致探針金屬支撐桿嚴(yán)重腐蝕。再生塔底重沸器B氣相返回管線探針安裝在管線底部，更換拆卸時管線內(nèi)雜質(zhì)及有毒液體排放存在安全風(fēng)險。

(3)探針穿過高壓承載器、氟膠圈、壓蓋、壓套及填料環(huán),應(yīng)旋轉(zhuǎn)壓緊并進行密封，但其密封和耐壓能力明顯不足。

(4)在用腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)存在監(jiān)測盲區(qū)。

3 腐蝕檢測系統(tǒng)優(yōu)化措施

針對原監(jiān)測系統(tǒng)運行中發(fā)現(xiàn)的問題，對系統(tǒng)進行了如下的優(yōu)化升級：

(1)監(jiān)測點的優(yōu)化

通過監(jiān)測系統(tǒng)的運行，發(fā)現(xiàn)存在監(jiān)測盲區(qū)，包括貧胺液管線、半富胺液管線、貧富胺液換熱器(E-101)和富胺液管線等，因此應(yīng)開展腐蝕監(jiān)測布點優(yōu)化，在盲區(qū)部位增設(shè)監(jiān)測探針。

(2)探針安裝方式優(yōu)化

東/西區(qū)原料氣管線、高/低壓火炬管線及再生塔底重沸器B氣相返回管線探針由下裝方式改為上裝，從而消除了安全隱患。

(3)探針結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

為了增強密封和耐壓能力，電感探針探桿頭部采用斜面密封(最高密封壓力42 MPa)，高壓承載器由螺紋式升級為壓緊式(見圖1)，壓套由聚四氟乙烯升級為不銹鋼，增強了探針的密封性；新探針探桿壁厚由2 mm升級為3 mm，測量試片厚度由0.5 mm升級為0.75 mm，有效厚度由0.25 mm升級為0.5 mm，靈敏度由30 nm升級為小于10 nm，增強了探針的使用壽命、靈敏度及耐壓能力等。

(4)系統(tǒng)軟件的升級改造

原監(jiān)測系統(tǒng)軟件為CR-1000的C/S版軟件，無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽，升級后的軟件為B/S版，實現(xiàn)了腐蝕數(shù)據(jù)的整體分析、超標(biāo)報警、網(wǎng)絡(luò)瀏覽等功能，并預(yù)設(shè)接口，可進一步實現(xiàn)腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)整體管理功能。

圖1 新探針高壓承載示意

4 優(yōu)化后腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果

2015年7月，第四聯(lián)合二系列急冷水泵出口管線探針腐蝕速率偏高，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)殘留部分水，經(jīng)氮氣吹掃后觀察,腐蝕速率明顯降低。

2015年5月，第四聯(lián)合一系列計劃停工，停機過程中硫磺回收單元克勞斯?fàn)t在吹硫階段時，二級硫冷凝器酸性氣入口管線處探針受到高溫硫化、氧化腐蝕嚴(yán)重。停工結(jié)束后，通過氮氣保護，探針腐蝕損耗明顯下降(見圖2)。

圖2 入口管線探針腐蝕曲線

經(jīng)過三輪檢修發(fā)現(xiàn)，急冷水管線及酸性氣分液罐底泵(P-302A)進口管線減薄嚴(yán)重應(yīng)更換，與該兩處探針反映出的腐蝕程度相似(見圖3及圖4)，說明探針監(jiān)測到的數(shù)據(jù)能夠較真實地反映管線腐蝕。

通過腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的實際運行可見，優(yōu)化升級后的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)能夠真實反映設(shè)備和管線的腐蝕情況，為防腐蝕管理提供了可靠的決策依據(jù)。

圖3 急冷水出口管線及探針腐蝕形貌

圖4 塔頂回流管線更換及探針腐蝕形貌

5 結(jié) 語

在高含硫天然氣凈化廠的裝置上設(shè)計并安裝腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，實際應(yīng)用效果明顯。電感探針腐蝕監(jiān)測技術(shù)能夠適用于高含硫環(huán)境下的使用要求，現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)備的實際腐蝕狀況相符合，說明監(jiān)測系統(tǒng)能夠真實反映設(shè)備和管線的腐蝕情況，可以作為防腐管理的重要決策手段。

(編輯 王菁輝)