氟化工企業(yè)基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕監(jiān)控管理及實(shí)踐

曹金鑫，趙 升，周忠澤

（中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310053）

氟化工行業(yè)的工藝介質(zhì)具有易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，同時(shí)存在大量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備、管道，且不在國(guó)家特種設(shè)備目錄（2014 年版）內(nèi)[1]。這些設(shè)備的工作壓力通常低于0.1 MPa，管道公稱(chēng)直徑小于50 mm，但是工作介質(zhì)具有非常高的腐蝕危害性。對(duì)這類(lèi)國(guó)家非強(qiáng)制定期檢驗(yàn)的設(shè)備、管道進(jìn)行有效管控，是氟化工企業(yè)面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

1 腐蝕監(jiān)控管理的難點(diǎn)分析

大部分氟化工企業(yè)通常采用超聲波選點(diǎn)測(cè)厚的方法對(duì)設(shè)備、管道進(jìn)行腐蝕監(jiān)控，投入了大量的人力物力，但是因腐蝕導(dǎo)致的設(shè)備、管道泄漏事故仍然無(wú)法得到有效的遏制。主要的難點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

（1）技術(shù)單一，適用性受限。傳統(tǒng)壁厚檢測(cè)采用單一的超聲波技術(shù)，對(duì)于公稱(chēng)直徑較小、溫度較高、存在保溫或者一些位置不好的區(qū)域，該技術(shù)適用性較差。

（2）未建立科學(xué)、完整的管理方法。氟化工行業(yè)的裝置設(shè)備、管道復(fù)雜，超聲壁厚檢測(cè)采用人工“點(diǎn)測(cè)”的方式，檢測(cè)無(wú)法做到全面覆蓋、全程可控；測(cè)厚數(shù)據(jù)采用人工記錄方式，數(shù)據(jù)未得到充分的分析和應(yīng)用。

（3）對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分析不夠深入，腐蝕檢測(cè)有效性不高。部分企業(yè)在編制腐蝕測(cè)厚計(jì)劃和方案時(shí)，通常憑經(jīng)驗(yàn)、靠感覺(jué)，甚至沒(méi)有計(jì)劃和方案；檢測(cè)的工作量基于預(yù)算，而不是基于總體的風(fēng)險(xiǎn)管控。

因此，引進(jìn)適用的檢測(cè)技術(shù)，規(guī)范腐蝕檢測(cè)和監(jiān)控管理，提升腐蝕檢測(cè)和監(jiān)控的有效性，是十分必要的。

2 基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕管理實(shí)踐

經(jīng)過(guò)近三年的技術(shù)引進(jìn)、實(shí)踐推廣、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和制度固化，某氟化工公司逐步形成了一套以新技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)、以基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)策略為核心、以全生命周期管理為依托、以檢測(cè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用為提升手段的具有氟化工特色的腐蝕監(jiān)控管理模式。

2.1 檢測(cè)技術(shù)的探索、引進(jìn)和推廣

為了解決單一超聲測(cè)厚技術(shù)應(yīng)用的局限性問(wèn)題，該公司開(kāi)展了大量的檢測(cè)新技術(shù)調(diào)研和試用。

2018 年以來(lái)的三年時(shí)間里，該公司先后引入超聲導(dǎo)波、相控陣、旋轉(zhuǎn)超聲、脈沖渦流、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流等特殊檢測(cè)技術(shù)，試用并逐步推廣，形成了具有氟化工企業(yè)特色的腐蝕檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用模式。壁厚檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)到面的轉(zhuǎn)變。檢測(cè)范圍由單一的壁厚檢測(cè)，擴(kuò)展到換熱設(shè)備列管、金屬和非金屬襯里檢測(cè)等。

2.2 利用風(fēng)險(xiǎn)分析方法開(kāi)展腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在對(duì)公司下屬各單位設(shè)備管道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和近兩年壁厚檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理的基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和方法，建立了適用于氟化工企業(yè)的基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕檢測(cè)矩陣模型[2]。具體方法如下。

首先，根據(jù)腐蝕失效可能性[頻度系數(shù)（occurrence），O] 和腐蝕失效后果[嚴(yán)重度系數(shù)(severity)，S]，對(duì)設(shè)備管道進(jìn)行分類(lèi)梳理。腐蝕失效可能性確定條件見(jiàn)表1，腐蝕失效后果確定條件見(jiàn)表2。

表1 腐蝕失效可能性確定條件

表2 腐蝕失效后果確定條件

根據(jù)O 值和S 值，將設(shè)備管道納入5×5 風(fēng)險(xiǎn)矩陣，見(jiàn)圖1，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)（risk priority number，RPN=O×S）。

圖1 腐蝕風(fēng)險(xiǎn)矩陣

最后，根據(jù)RPN 值對(duì)設(shè)備管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)。

（1）高風(fēng)險(xiǎn)H：紅色，16≤RPN≤25；

（2）中風(fēng)險(xiǎn)M：黃色，8≤RPN＜16；

（3）低風(fēng)險(xiǎn)L：藍(lán)色，1≤RPN＜8。

2.3 編制預(yù)防性檢測(cè)計(jì)劃

根據(jù)“全面受控、經(jīng)濟(jì)高效”原則，編制預(yù)防性檢測(cè)策略，確定檢測(cè)周期、檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)時(shí)機(jī)，具體依據(jù)如下原則：

（1）日常周期性檢測(cè)：采用超聲定點(diǎn)壁厚檢測(cè)技術(shù)和日常巡檢（跑冒滴漏）的方式。根據(jù)RPN值、滾動(dòng)檢測(cè)情況確定不同的檢測(cè)周期。

（2）大修集中檢測(cè)：利用裝置具備檢測(cè)條件的情況下（如大修、再生檢修），提前梳理壁厚渦流掃查計(jì)劃、換熱列管檢測(cè)（壁厚、探傷、試漏等）計(jì)劃、金屬襯里檢測(cè)（測(cè)厚、目視檢查）計(jì)劃、非金屬襯里檢測(cè)（目視）計(jì)劃，并按照計(jì)劃實(shí)施檢測(cè)。集中檢測(cè)周期一般為一年或一個(gè)大修周期。

（3）在線監(jiān)測(cè)：按照經(jīng)濟(jì)適用原則，目前主要針對(duì)工作介質(zhì)含有氫氟酸、鹽酸等帶非金屬襯里的設(shè)備，實(shí)施“非金屬襯里設(shè)備完整性在線監(jiān)測(cè)技術(shù)”，對(duì)襯里開(kāi)裂等缺陷進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

同時(shí)，按照“全面受控、經(jīng)濟(jì)高效”原則，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理，對(duì)設(shè)備管道實(shí)施“滾動(dòng)檢測(cè)”：即適當(dāng)將中風(fēng)險(xiǎn)（8≤RPN＜16）腐蝕設(shè)備、管道納入大修集中檢測(cè)計(jì)劃；同時(shí)，在日常周期檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)可控的情況下，適當(dāng)將高風(fēng)險(xiǎn)腐蝕設(shè)備、管道的集中檢測(cè)周期延長(zhǎng)到2～3 個(gè)大修周期。

2.4 壁厚檢測(cè)選點(diǎn)策略

壁厚檢測(cè)重點(diǎn)選擇以下部位：

（1）管道介質(zhì)流動(dòng)方向或流速變化的部位：彎頭、三通、變徑（大小頭）、孔板流量計(jì)后端等；

（2）開(kāi)停工管道、副線、旁路、備用泵管道、盲板前端、流程管線低點(diǎn)等可能存在積液腐蝕的部位；

（3）安全閥后放空總管、設(shè)備放空管線等容易存在泄漏介質(zhì)腐蝕部位；

（4）外部腐蝕：易發(fā)生保溫層下腐蝕部位、易發(fā)生大氣環(huán)境腐蝕部位等；

（5）設(shè)備接管口：除各種常規(guī)管口外，尤其重點(diǎn)關(guān)注底部排凝管、采樣管、高位放空管等部位；

（6）容器本體易發(fā)生異常腐蝕部位：氣液兩相交接部位、底部；

（7）設(shè)備殼體、封頭焊縫（尤其是T 字焊縫）部位、外形突變部位等；

（8）異種材質(zhì)焊縫兩側(cè)；

（9）歷史泄漏部位、歷史檢測(cè)問(wèn)題部位；

（10）管道直管段，根據(jù)同工況長(zhǎng)度每隔一段選取一個(gè)部位進(jìn)行檢測(cè)，原則上每20 m 至少應(yīng)選擇一個(gè)部位。

2.5 制定腐蝕監(jiān)控臺(tái)賬

在設(shè)備、管道臺(tái)賬的基礎(chǔ)上，納入腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和檢測(cè)策略信息，形成完整的腐蝕監(jiān)控臺(tái)賬。臺(tái)賬信息一般包括以下內(nèi)容：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：包括裝置名稱(chēng)、位號(hào)（設(shè)備位號(hào)或管線號(hào)）、位置（設(shè)備部件或管道元件）名稱(chēng)、設(shè)計(jì)壁厚、設(shè)計(jì)腐蝕裕量、材質(zhì)、介質(zhì)、RPN 值等。

（2）檢測(cè)策略：包括檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)周期、實(shí)施方式（日常檢測(cè)、集中檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)）等。

（3）測(cè)厚數(shù)據(jù)：包括檢測(cè)日期、最小壁厚、減薄率、附件（集中檢測(cè)報(bào)告設(shè)置附件鏈接）等。

（4）布點(diǎn)圖：內(nèi)容包括含測(cè)厚布點(diǎn)編號(hào)的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、管道空視圖或平面圖。

2.6 檢測(cè)過(guò)程管控

對(duì)于大修期間集中檢測(cè)，日常情況實(shí)施日?qǐng)?bào)制管理，及時(shí)溝通、協(xié)調(diào)、處理檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。在一套或幾套裝置完成檢測(cè)后，由設(shè)備技術(shù)部門(mén)組織檢測(cè)人員、車(chē)間人員、檢修人員對(duì)檢測(cè)情況進(jìn)行專(zhuān)題討論，并形成會(huì)議紀(jì)要。討論議題和成果輸出包括：

（1）檢測(cè)人員匯報(bào)檢測(cè)進(jìn)展情況、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及建議。

（2）與會(huì)人員就發(fā)現(xiàn)的重大問(wèn)題進(jìn)行討論，分析初步原因。

（3）制定整改措施，包括但不限于：糾正（設(shè)備修復(fù)等）、糾正措施（優(yōu)化預(yù)防性檢測(cè)計(jì)劃、調(diào)整檢測(cè)周期、擴(kuò)大檢測(cè)范圍等），必要時(shí)還應(yīng)考慮改進(jìn)措施（技術(shù)改造）。

對(duì)于整改措施，指導(dǎo)性的原則包括：

（1）對(duì)壁厚檢測(cè)中已超過(guò)最小允許使用壁厚（最小減薄量≥40%，或剩余壁厚已小于設(shè)計(jì)壁厚減去腐蝕裕量），應(yīng)制定立即更換、補(bǔ)強(qiáng)、列管堵管等措施，并跟蹤完成。

（2）對(duì)壁厚檢測(cè)中減薄率在20%～40%的部位，應(yīng)在檢測(cè)臺(tái)賬中納入重點(diǎn)檢測(cè)部位實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，實(shí)施滾動(dòng)檢測(cè)。即納入下一個(gè)集中檢測(cè)計(jì)劃，并至少提高一倍日常檢測(cè)頻次。推薦日常檢測(cè)周期為半個(gè)月～6 個(gè)月。

（3）對(duì)于在壁厚檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的異常減薄部位（如腐蝕速率異常），應(yīng)開(kāi)展同類(lèi)工況排查，采用脈沖渦流技術(shù)實(shí)現(xiàn)全覆蓋掃查擴(kuò)檢。

2.7 信息化和檢測(cè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

根據(jù)年度檢測(cè)計(jì)劃，日常定期檢測(cè)策略作為預(yù)防性檢測(cè)策略，納入設(shè)備管理信息化系統(tǒng)工單管理，實(shí)行工單化閉環(huán)管理。

（1）開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)頁(yè)面，將檢測(cè)臺(tái)賬和檢測(cè)數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)管理。

（2）依據(jù)腐蝕檢測(cè)大數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成腐蝕曲線，實(shí)現(xiàn)腐蝕診斷和預(yù)警。

（3）在開(kāi)展腐蝕大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化腐蝕檢測(cè)策略。

（4）在定期（每年）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、評(píng)估的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備、管道提供選型參考。

3 實(shí)施效果

從2018 年至2021 年，該氟化工公司不斷引進(jìn)新技術(shù)試用、推廣，組織下屬各單位開(kāi)展腐蝕高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備梳理，實(shí)施基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)。取得了一定的效果。

（1）形成了下屬各單位應(yīng)用技術(shù)體系。脈沖渦流壁厚掃查技術(shù)在所屬各企業(yè)全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了主要裝置高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備管道的全覆蓋；脈沖渦流、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流和旋轉(zhuǎn)超聲等檢測(cè)換熱設(shè)備列管的技術(shù)在部分企業(yè)逐步推廣，并納入年度大修定期檢測(cè)計(jì)劃；非金屬襯里完整性在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已初步試用成功，并計(jì)劃逐步推廣。

（2）下屬各單位開(kāi)展管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估梳理，形成腐蝕高風(fēng)險(xiǎn)管道約12000 m。

（3）設(shè)備管道壁厚檢測(cè)、設(shè)備襯里檢測(cè)等腐蝕檢測(cè)工作逐步建立規(guī)范化的預(yù)防性檢測(cè)計(jì)劃，納入EAM 系統(tǒng)。

（4）采用脈沖渦流掃查技術(shù)，集中對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備、管道易腐蝕部件（主要為設(shè)備接管、管道彎頭、三通等）實(shí)施年度滾動(dòng)掃查。

2018 年～2021 年共掃查設(shè)備管道部件6400余個(gè)，覆蓋全部的腐蝕高風(fēng)險(xiǎn)管道。從掃查結(jié)果分析，嚴(yán)重減薄部位（腐蝕減薄率超過(guò)原始壁厚20%以上）占比下降達(dá)73%。

通過(guò)實(shí)施基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)，檢測(cè)效率提升，檢測(cè)費(fèi)用降低，檢測(cè)計(jì)劃的針對(duì)性、檢測(cè)實(shí)施的有效性不斷提升；同時(shí)，減薄嚴(yán)重的區(qū)域占比持續(xù)下降，設(shè)備、管道腐蝕得到了有效管控。