腐蝕監(jiān)測技術在煉化裝置中的應用

孔朝輝

（新疆獨山子石化公司研究院，新疆 獨山子 833699）

1 煉化裝置腐蝕影響

煉化生產(chǎn)物料有毒有害、易燃易爆、帶壓力，具有高度的危險性，一旦發(fā)生泄漏，嚴重影響安全生產(chǎn)。在煉化裝置中，因物料攜帶腐蝕介質引起的腐蝕問題很常見，其中一些腐蝕問題十分嚴重，導致裝置腐蝕泄漏事件時有發(fā)生。相關調查資料表明，在影響煉化裝置安全生產(chǎn)的各種因素中，因腐蝕泄漏導致的生產(chǎn)事故高達40%以上。裝置設備在發(fā)生腐蝕泄漏前，外觀上看沒有什么異常，當腐蝕達到一定程度致使設備失效時，物料突然泄出，這就使得腐蝕泄漏事故具有很強的隱蔽性和突發(fā)性，輕則造成裝置搶修或裝置非計劃停工，重則可能引起火災爆炸等嚴重事故。因此，積極開展腐蝕監(jiān)測，準確掌握裝置腐蝕狀況，對于及時發(fā)現(xiàn)或預測腐蝕問題，防范突發(fā)腐蝕事故，保障煉化裝置安全生產(chǎn)具有重大的意義。

2 煉化行業(yè)腐蝕監(jiān)測現(xiàn)狀

基于腐蝕問題對煉化裝置正常生產(chǎn)的影響，煉化企業(yè)在考慮安全生產(chǎn)要求和投入費用的情況下，根據(jù)裝置腐蝕狀況和泄漏事故安全風險特點，都分別開展了腐蝕監(jiān)測工作，在裝置的腐蝕部位或腐蝕區(qū)域安排人力物力實施監(jiān)測，為裝置防腐蝕、保安全生產(chǎn)起到了一定的作用，但從當前行業(yè)的普遍情況來看，還存在以下幾方面問題影響或制約煉化裝置腐蝕監(jiān)測作用的有效發(fā)揮。

2.1 腐蝕監(jiān)測技術選擇不準

由于對裝置腐蝕介質、腐蝕機理認識不清，對腐蝕監(jiān)測技術的特點和適用環(huán)境了解不夠，僅依據(jù)日常獲得的防腐經(jīng)驗來安排腐蝕監(jiān)測工作，導致監(jiān)測數(shù)據(jù)或監(jiān)測結果與裝置設備的主要腐蝕損傷形式關聯(lián)性不好或根本不相關，獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)往往并不是最需要的，監(jiān)測結果不能反映實際發(fā)生的主要腐蝕問題和腐蝕程度。

2.2 腐蝕監(jiān)測點設置不合理

由于對裝置腐蝕狀況認識不足，選擇監(jiān)測點位置比較隨意，沒有結合裝置的工況，僅依據(jù)腐蝕監(jiān)測儀器供應商的推薦進行設置，導致監(jiān)測點設置不準，偏離了腐蝕環(huán)境，而實際上在裝置發(fā)生腐蝕的過程中，各區(qū)域、各部位的腐蝕程度往往很不均勻，因此，導致監(jiān)測結果沒有代表性，不能充分反映影響裝置設備完好的腐蝕問題的實際情況，對裝置安全生產(chǎn)指導的有效性和可靠性差。

2.3 腐蝕監(jiān)測工作效果不好

在影響裝置或設備安全生產(chǎn)的重點腐蝕部位，布置應用的腐蝕監(jiān)測技術不足，獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)單薄，獲得的腐蝕信息欠缺，難以反映監(jiān)測部位腐蝕程度和發(fā)展變化趨勢，對開展裝置腐蝕狀況評價工作支持不夠，監(jiān)測數(shù)據(jù)和腐蝕信息的可利用價值不高。

2.4 對腐蝕監(jiān)測新技術研究不足

近年新開發(fā)的在線測厚、超聲導波、脈沖渦流、氫通量等腐蝕監(jiān)測技術雖然在部分煉化企業(yè)已有所應用，但在使用效果上差強人意，對新監(jiān)測技術的應用研究明顯不足，新技術的特點、優(yōu)勢沒有展示出來；此外，對于不銹鋼、合金等耐均勻腐蝕能力很強的材質來講，腐蝕減薄往往并不是導致此類材料失效的原因，應力開裂、點蝕等才是此類材料的主要損傷形式，目前沒有合適的監(jiān)測技術對應力開裂、點蝕情況進行監(jiān)測。

3 煉化裝置腐蝕監(jiān)測技術

目前，國內各煉化企業(yè)常用的腐蝕監(jiān)測技術有腐蝕介質和腐蝕產(chǎn)物檢測、在線腐蝕探針監(jiān)測、腐蝕旁路釜監(jiān)測、停工腐蝕檢查、定點測厚等幾種，每種腐蝕監(jiān)測技術均有各自適用的腐蝕環(huán)境、腐蝕狀況和擅長表征的腐蝕類型，獲得的腐蝕數(shù)據(jù)或腐蝕相關信息也各不相同。因此，準確了解每種腐蝕監(jiān)測技術的適用條件，把握技術特點，對于獲得有效的腐蝕數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮腐蝕監(jiān)測的作用，實現(xiàn)腐蝕監(jiān)控目標，保障裝置安全生產(chǎn)尤為重要。

3.1 腐蝕介質和腐蝕產(chǎn)物檢測技術

對裝置的腐蝕環(huán)境進行取樣檢測分析，獲得腐蝕介質的種類、含量、反應產(chǎn)物等相關腐蝕數(shù)據(jù)，了解掌握裝置腐蝕環(huán)境的基本情況，查清腐蝕發(fā)生的化學過程，指導裝置防腐方案制訂或工藝防腐措施調整優(yōu)化，為裝置腐蝕機理研究、腐蝕損傷形式分析提供技術支持。該技術應用廣泛，簡便易行，可以采樣后做實驗室離線檢測，針對特定腐蝕環(huán)境合理設置檢測項目、檢測頻次，及時掌握裝置腐蝕介質情況和變化趨勢；有條件的也可以在裝置上安裝分析儀器做在線檢測，同步獲得腐蝕介質數(shù)據(jù)。

該技術獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)不能直接表征裝置設備的腐蝕率、腐蝕程度、腐蝕狀況，但可以為裝置腐蝕狀況的評價和腐蝕發(fā)展趨勢分析提供參考。

3.2 在線腐蝕探針監(jiān)測技術

在裝置腐蝕環(huán)境中的設備或管線上，開孔安裝腐蝕速率監(jiān)測儀，將指定材質制作的監(jiān)測探針插入含有腐蝕介質的物料中（圖1），監(jiān)測探針的腐蝕信號傳輸至服務器，處理后獲得該材質在腐蝕環(huán)境下的腐蝕速率（圖2）。

該技術直接獲得均勻減薄腐蝕速率的數(shù)值，實時反映腐蝕變化趨勢，及時指導裝置防腐方案制訂或工藝防腐措施調整優(yōu)化，為裝置腐蝕狀況評價提供數(shù)據(jù)支持。該技術提供的腐蝕數(shù)據(jù)單一，沒有坑蝕、點蝕、腐蝕產(chǎn)物、主要腐蝕損傷形式等腐蝕信息，不適用于合金鋼、不銹鋼以開裂為主要腐蝕損傷的材質；監(jiān)測設施初期投資費用高，安裝在物料中的監(jiān)測探針在監(jiān)測過程中一直在腐蝕消耗，監(jiān)測探針材料消耗完或一定程度后，腐蝕監(jiān)測會中斷或給出的腐蝕數(shù)據(jù)失真，需要及時更換探針來保障監(jiān)測工作的正常進行。

圖1 在線腐蝕監(jiān)測儀安裝圖

3.3 腐蝕旁路釜監(jiān)測技術

圖2 在線腐蝕監(jiān)測工作原理圖

采用一種特殊設計、可內置不同材質的腐蝕掛片，通過旁路連接實現(xiàn)與腐蝕環(huán)境同步運行的釜體裝置（圖3、圖4），定期對內裝掛片進行腐蝕分析，可以獲得不同材質的坑蝕、點蝕、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕損傷形式等多種腐蝕信息，可計算獲得不同材質的均勻腐蝕速率，為裝置腐蝕狀況評價和材質優(yōu)選提供科學依據(jù)。該監(jiān)測技術啟停方便，不影響裝置正常生產(chǎn)，可以隨時安排腐蝕監(jiān)測獲取裝置腐蝕狀況信息。但目前是采用失重法來處理腐蝕掛片，為了降低掛片處理過程中的干擾，減少檢測誤差，獲得可靠數(shù)據(jù)，需要安排較長監(jiān)測實驗時間，因此，獲取的腐蝕數(shù)據(jù)時效性不好，難以及時發(fā)現(xiàn)設備突發(fā)腐蝕問題和腐蝕變化發(fā)展趨勢，對工藝防腐調節(jié)指導也比較滯后。

圖3 腐蝕旁路釜安裝流程圖

圖4 腐蝕旁路釜安裝圖

3.4 定點測厚技術

采用聲波檢測技術對運行中的裝置設備從外部指定部位進行定期或不定期檢測，獲取管道剩余壁厚，通過計算得到檢測周期內的材質平均腐蝕速率，為裝置安全生產(chǎn)等級評定和檢維修提供依據(jù)。該檢測技術簡便易行，不影響裝置生產(chǎn)，檢測數(shù)據(jù)直接反映設備腐蝕減薄程度，利于發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患，預防突發(fā)泄漏事故。但只提供壁厚測量結果，數(shù)據(jù)單一，沒有坑蝕、點蝕、主要腐蝕損傷形式等腐蝕信息，不適用于合金鋼、不銹鋼以開裂為主要腐蝕損傷的材質。

3.5 停工腐蝕檢查技術

裝置停止運行后，采用表面檢查、測厚、金相、硬度、無損探傷等檢驗檢測方法對打開的設備腐蝕狀況進行全面檢查，獲得設備腐蝕形貌、腐蝕程度、腐蝕產(chǎn)物、結垢狀況、表面缺陷、材質劣化、腐蝕裂紋等完整的腐蝕信息，為裝置的腐蝕狀況評價和設備使用狀況鑒定提供扎實充分的技術支持。停工腐蝕檢查技術的實施費用低，獲得腐蝕信息量大，直接客觀，所見即所得，但開展時間上很受限制，只能在設備停工打開后才能進行，獲得腐蝕數(shù)據(jù)、腐蝕結果比較滯后，無法了解到設備運行期間腐蝕狀況和腐蝕泄漏隱患。

4 腐蝕監(jiān)測方案設計

物料中存在腐蝕介質是導致煉化生產(chǎn)裝置發(fā)生腐蝕問題的根源，腐蝕程度則與腐蝕環(huán)境中的腐蝕介質含量、工況、設備材質密切相關，物料中的腐蝕介質分布和濃度隨著物料的壓力、溫度、流態(tài)、流速改變而發(fā)生變化，產(chǎn)生腐蝕的機理和損傷形式也會隨之發(fā)生明顯的變化。因此，為充分發(fā)揮腐蝕監(jiān)測作用，保障腐蝕監(jiān)測工作效果，需要詳細了解掌握煉化裝置生產(chǎn)原理、運行工況、工藝參數(shù)、設備材質耐蝕性、腐蝕介質損傷特點等工藝類、設備類、防腐類的相關資料，通過嚴謹?shù)姆治稣撟C，合理設置腐蝕監(jiān)測項目和監(jiān)測點，選擇恰當?shù)母g監(jiān)測技術，制訂周密的腐蝕監(jiān)測方案，從而科學有效的開展裝置腐蝕監(jiān)測工作。

（1）深入了解裝置生產(chǎn)工藝、設備狀況，掌握裝置工藝物料性質、工藝流程、控制參數(shù)、設備材質等基礎資料，對物料中的腐蝕介質進行分析檢測，獲得在該系統(tǒng)中的主要腐蝕介質種類、含量實際數(shù)據(jù)。

（2）收集同類生產(chǎn)裝置或類似腐蝕環(huán)境下的腐蝕研究資料和失效案例，掌握同類腐蝕環(huán)境下介質的腐蝕機理和材質主要腐蝕損傷失效形式。

（3）通過比對分析，摸清本裝置工況條件下設備、管道可能發(fā)生腐蝕的區(qū)域和腐蝕程度，結合裝置設備材質的腐蝕特點，研究論證，找出影響裝置安全運行的腐蝕嚴重區(qū)域，再綜合考慮安裝施工條件、監(jiān)測操作安全方便等因素，選擇合適的監(jiān)測部位，正確設置腐蝕監(jiān)測點。

（4）研究論證腐蝕檢測項目和檢測頻次，結合每種腐蝕監(jiān)測技術的功能特點，本著夠用、經(jīng)濟合理的原則，確定一種適合的腐蝕監(jiān)測技術或幾種腐蝕監(jiān)測技術的組合。

（5）根據(jù)裝置物料性質、工藝參數(shù)、設備條件、連續(xù)運行時間、安全生產(chǎn)要求等，合理設置腐蝕檢測項目控制指標，制訂嚴謹?shù)母g監(jiān)測方案，積極開展腐蝕監(jiān)測和防護工作，科學應對、有效控制裝置腐蝕問題，保障裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

5 結語

煉化裝置生產(chǎn)物料有毒有害、易燃易爆，一旦發(fā)生腐蝕泄漏事故，后果很嚴重，這對煉化企業(yè)的腐蝕監(jiān)測與防護工作提出了嚴苛的要求。全面掌握煉化裝置的工藝參數(shù)、設備狀況，摸清裝置腐蝕環(huán)境，明確裝置設備腐蝕機理和損傷特點，把準腐蝕監(jiān)測目標，選擇正確腐蝕監(jiān)測技術，制訂科學有效的腐蝕監(jiān)測方案，嚴謹細致的開展腐蝕監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)腐蝕泄漏隱患，對于保障煉化裝置的安全生產(chǎn)至關重要。隨著常規(guī)腐蝕監(jiān)測技術在煉化裝置上的應用日趨廣泛，腐蝕監(jiān)測工作水平在持續(xù)提高，但對于導致耐均勻腐蝕能力很強的不銹鋼、合金材質失效的應力開裂、點蝕等腐蝕損傷形式，目前尚無直接有效的監(jiān)測技術，這就使得在煉化裝置占據(jù)相當比例的不銹鋼、合金材質設備的腐蝕狀況沒有得到有效的監(jiān)測，需要防腐工作者做深入的實驗研發(fā)。

參考文獻：

[1]范明新．自動在線定點測厚系統(tǒng)在常減壓裝置中的應用[J]．化工自動化及儀表，2013，40（5）:670-673．

[2]董紹平，王維斌，煉油廠管道超聲導波在線監(jiān)測技術應用[J]．石油化工設備，2011(1):75-78．

[3]石坤，林樹青等．設備腐蝕狀況的脈沖渦流檢測技術[J]．無損檢測，2007，29（8）:434-436．

[4]余進，周斌．氫通量檢測在高酸原油管線腐蝕監(jiān)測中的應用[J]．管道技術與設備，2015,（5）:36-38．

[5]孔祥軍，馬玲等．煉油行業(yè)設備腐蝕監(jiān)測技術現(xiàn)狀[J]．煉油與化工，2010，21(2)：32-34．

[6]鄭麗群，萬澤貴等．煉化裝置腐蝕監(jiān)測技術應用及進展[J]．石油化工腐蝕與防護，2012，29（2）：4-7．

[7]叢培振，孔朝輝等．建立腐蝕綜合監(jiān)測體系 提高腐蝕監(jiān)測工作效率[J]．化工設備與防腐蝕，2003，34（4）：75-77．

[8]張煒強，秦立高等．腐蝕科學與防護技術[J]．腐蝕監(jiān)測/檢測技術，2009，21(5):477-479．