盛長松，李選亭，晁君瑞，劉文亮

(中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

在線腐蝕監(jiān)檢測器的研究與應(yīng)用

盛長松，李選亭，晁君瑞，劉文亮

(中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

對(duì)常用的腐蝕監(jiān)測方法——實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)、現(xiàn)場設(shè)備掛片、電阻探針技術(shù)、超聲波測厚技術(shù)進(jìn)行了比較，指出了這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。介紹了根據(jù)設(shè)備、管道的具體結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、壁厚情況而設(shè)計(jì)研制的在線腐蝕監(jiān)檢測器的情況。它具有現(xiàn)場安裝拆卸操作方便和試樣易于掛置摘取的特點(diǎn)。根據(jù)需要摘取了在線腐蝕監(jiān)檢測器中掛置周期為61～115 d的試樣，對(duì)試樣表面的宏觀和微觀腐蝕形貌進(jìn)行了觀察分析，計(jì)算出高低溫部位不同材質(zhì)掛片的腐蝕速率。在腐蝕監(jiān)檢測器中安裝了探針，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線式腐蝕監(jiān)測，并對(duì)腐蝕監(jiān)檢測器采用定點(diǎn)測厚技術(shù)檢測，獲得的全面檢測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，對(duì)中國石油化工股份有限公司塔河分公司的設(shè)備檢修、選材以及及時(shí)調(diào)整防腐蝕措施，有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)作用。

監(jiān)測方法比較 在線監(jiān)檢測器 研究分析 應(yīng)用

腐蝕監(jiān)檢測是指導(dǎo)防腐蝕工作的重要手段之一，它能為防腐蝕技術(shù)的研究和工程提供科學(xué)、翔實(shí)的技術(shù)數(shù)據(jù)。腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)已在煉油裝置上得到較廣泛的應(yīng)用。腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)主要包括掛片監(jiān)測、在線腐蝕探針監(jiān)測和超聲波測厚等。由于煉油廠工藝介質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，單純采用某一種腐蝕監(jiān)測方法一般無法全面掌握設(shè)備管道腐蝕狀態(tài)，將多種技術(shù)整合才能對(duì)裝置的腐蝕狀況進(jìn)行全面準(zhǔn)確的監(jiān)測，使有關(guān)人員了解裝置的腐蝕情況，對(duì)腐蝕發(fā)生的原因做出綜合分析，以便及時(shí)采取相應(yīng)防腐蝕措施，確保裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 幾種腐蝕監(jiān)測方法比較

1.1 實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)腐蝕模擬試驗(yàn)是研究各種材料耐蝕性能的方法之一。試驗(yàn)從介質(zhì)質(zhì)量濃度、溫度、流速和腐蝕時(shí)間等方面對(duì)材料進(jìn)行腐蝕性能評(píng)價(jià)，對(duì)設(shè)計(jì)選材以及實(shí)際運(yùn)行中的裝置維護(hù)，都具有較重要的參考價(jià)值。但試驗(yàn)環(huán)境和實(shí)際生產(chǎn)工況的腐蝕環(huán)境還有一定的差距，試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場檢測結(jié)果存在一定的差異。

1.2 現(xiàn)場設(shè)備掛片

在設(shè)備的典型腐蝕部位掛片是腐蝕監(jiān)測最經(jīng)典的方法，具有操作簡單和數(shù)據(jù)可靠性高等特點(diǎn)。

該方法監(jiān)測周期以裝置運(yùn)行周期為準(zhǔn)，通常為3 a以上。只能在檢修期間進(jìn)入摘取試樣，且所測得的數(shù)據(jù)是設(shè)備在一個(gè)運(yùn)行周期中的平均腐蝕速率，要了解某一階段(在工藝參數(shù)和原油性質(zhì)等變化的情況下)試樣的腐蝕速率和腐蝕形貌是很困難的。

1.3 電阻探針技術(shù)

電阻探針技術(shù)是煉油廠采用較廣泛的在線監(jiān)測技術(shù)，電阻探針信號(hào)反饋時(shí)間短、測量迅速，能及時(shí)反映出設(shè)備管道的腐蝕情況。但多家煉油廠的應(yīng)用表明，由于受儀器測量靈敏度的限制，工藝介質(zhì)腐蝕速率與測量結(jié)果有時(shí)會(huì)發(fā)生偏差［1］。另外，該技術(shù)不但受到安裝部位和開孔的限制，且一個(gè)部位只能采用一種材料制作的探針，因此，在某一個(gè)階段也只能獲得一種材料的腐蝕數(shù)據(jù)。

1.4 超聲波測厚技術(shù)

超聲波測厚監(jiān)測是一種最簡單直觀反映設(shè)備管道剩余壁厚的方法，其優(yōu)點(diǎn)是不損壞設(shè)備和管道。對(duì)主要設(shè)備及管道的均勻腐蝕和沖刷腐蝕部位進(jìn)行監(jiān)測，其檢測精度也比較高，測厚所獲得的大量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，可以定量地分析判斷設(shè)備的腐蝕狀態(tài)，進(jìn)行剩余壽命評(píng)估。其評(píng)估結(jié)果可指導(dǎo)安全生產(chǎn)，并較準(zhǔn)確合理地安排檢修。但是測厚的及時(shí)性不夠，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性也受到一定條件的制約，如管壁表面平整度、管內(nèi)雜質(zhì)特別是蠟層的影響，另外，與選點(diǎn)的關(guān)系也很大［2］。再者，采用定點(diǎn)測厚技術(shù)無法準(zhǔn)確地分析出材料的腐蝕規(guī)律和材料的腐蝕形貌等。

2 在線腐蝕監(jiān)檢測器的研制

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場掛片、腐蝕探針技術(shù)及超聲波測厚各有優(yōu)勢和不足，如果將這些技術(shù)整合在一起相互補(bǔ)充，在典型的設(shè)備或管道上進(jìn)行實(shí)施可保證檢測的全面性和準(zhǔn)確性。及時(shí)了解掌握設(shè)備的腐蝕狀況，探索出在工況條件下常用材料試樣的腐蝕規(guī)律，為工藝防腐蝕操作的調(diào)整、生產(chǎn)加工原料的優(yōu)化及檢修工作的決策提供依據(jù)。為達(dá)到此目的，設(shè)計(jì)、研制和安裝有效便捷的在線腐蝕監(jiān)檢測器有著重要意義。

洛陽石油化工工程公司設(shè)計(jì)、研究在線腐蝕監(jiān)檢測器的宗旨是既能保證現(xiàn)場裝置(管道)的正常運(yùn)行又能使現(xiàn)場安裝拆卸方便。在設(shè)計(jì)中充分考慮到腐蝕監(jiān)檢測器的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及試樣架的結(jié)構(gòu)和試樣布置形式等問題。腐蝕監(jiān)檢測器其結(jié)構(gòu)根據(jù)裝置上管道的具體結(jié)構(gòu)情況而設(shè)計(jì)，材質(zhì)的選擇及壁厚的確定均與裝置管道的實(shí)際情況相一致。試樣架布置應(yīng)正面沖刷試樣并以不堵塞流道為原則。掛置試樣的構(gòu)架間距應(yīng)大于管徑，以減少前段流速的干擾。試樣之間應(yīng)有確定間距，試樣架應(yīng)易于隨時(shí)掛置、摘取試樣。將預(yù)先處理好的試片安裝在腐蝕監(jiān)檢測器固定構(gòu)架上后，將其安裝在現(xiàn)場裝置的主(副)線上。安裝時(shí)間不受任何限制，可以按需要隨時(shí)安排。定時(shí)采集各種鋼種試樣準(zhǔn)確的腐蝕數(shù)據(jù)，掌握反映設(shè)定周期中的綜合腐蝕速率，簡便而直觀。數(shù)據(jù)采集周期一般定為1～6月，也可按實(shí)際情況確定。并在腐蝕監(jiān)檢測器上留一個(gè)開口，安裝腐蝕探針，監(jiān)測實(shí)時(shí)腐蝕速率。

3 在線腐蝕監(jiān)檢測器應(yīng)用情況

將按現(xiàn)場實(shí)際情況研制的不同結(jié)構(gòu)的腐蝕檢測器，安裝在中國石油化工股份有限公司塔河分公司(以下簡稱塔河分公司)的瀝青裝置常壓塔頂油氣原油換熱管道、延遲焦化裝置的常壓塔底油去焦化分餾塔管道和重蠟油內(nèi)回流從P1109返回焦化分餾塔的管道3個(gè)部位上。進(jìn)行幾種常用材質(zhì)的掛片試驗(yàn)，采用試樣腐蝕前后的質(zhì)量變化來計(jì)算腐蝕速率，分析腐蝕產(chǎn)物和腐蝕形貌，探索這些材料的腐蝕規(guī)律。在每個(gè)檢測器上布置一個(gè)腐蝕探針，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線腐蝕監(jiān)測，按設(shè)置好的時(shí)間間隔定時(shí)采集腐蝕數(shù)據(jù)，及時(shí)了解掌握設(shè)備管道的腐蝕狀況?，F(xiàn)場掛片試驗(yàn)分以下幾個(gè)階段進(jìn)行:第1階段的掛片時(shí)間為2005年10月至12月;第2階段的掛片時(shí)間為2006年1月至5月。將取出試片進(jìn)行表面處理及分析，所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果對(duì)塔河分公司的設(shè)備檢修及選材有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)作用。腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果及分析如下:

(1)常頂油氣原油換熱管道監(jiān)檢測器腐蝕掛片分析見表1。

表1 監(jiān)檢測器掛片腐蝕情況

由表1可以看出各種材料耐蝕性的差別。從EDAX-falcon能譜分析儀對(duì)各試樣表面元素的分析結(jié)果可以看出，第1和2階段的各試樣表面均有S和Cl存在，S和Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均分別為6.1975%和0.392 5%。除此之外，試樣表面還存在不同含量的鈣、鎂、鈉和鎳元素。其原因可能是原油中的鹽未脫除徹底所致。第2階段試樣表面S和Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別平均為0.105%和0.142 5%，要比第1次少很多，試樣的腐蝕速率也大大降低，可能是相應(yīng)的工藝防腐蝕措施優(yōu)化穩(wěn)定的結(jié)果。

(2)常壓塔底油去焦化分餾塔管道監(jiān)檢測器腐蝕掛片分析見表2。

表2 分餾塔管道監(jiān)檢測器掛片腐蝕速率

由表2可以看出各種材料耐蝕性差別。從對(duì)第1和第2階段掛片的能譜分析結(jié)果可以看出，316L鋼、18－8鋼、滲鋁鋼和碳鋼表面均有硫和氯元素存在。第1階段S和Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均分別為0.74%和0.4375%。18－8鋼發(fā)生了點(diǎn)蝕現(xiàn)象，可能是渣油中含有一定的氯化物所致。第2階段試樣表面S和Cl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1925%和0.1175%。試樣表面的S和Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)比第1次顯著減少，但Cr5Mo鋼發(fā)生了點(diǎn)蝕。

(3)重蠟油返回焦化分餾塔管道監(jiān)檢測器腐蝕掛片分析見表3。

表3 監(jiān)檢測器掛片腐蝕情況

由表3可以看出各種材料耐蝕性差別。從兩次掛片的能譜分析結(jié)果表明，試樣表面均有S和Cl存在，第 1階段 S和 Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.565%和0.797 5%。第2階段S和Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.15%和0.175%。試樣表面S和Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著減少，腐蝕速率較第1次降低了50%左右。

4 探針監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在瀝青裝置常頂油氣原油換熱管道監(jiān)檢測器上部安裝了在線低溫電阻探針1支，在延遲焦化裝置常壓塔底油去焦化分餾塔管道和重蠟油返回焦化分餾塔的管道監(jiān)檢測器側(cè)面，各安裝了在線高溫電阻探針1支(于2005年9月安裝調(diào)試完成)，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到控制室，安裝位置及電阻探針數(shù)據(jù)見表4，表5。

表4 安裝探針位置及工況

表5 電阻探針數(shù)據(jù)分析表

在常壓塔頂油氣原油換熱管道監(jiān)檢測器安裝的1號(hào)探針，曲線總的趨勢平穩(wěn)，工作正常。從2006年6月2日起曲線趨于平穩(wěn)，6月腐蝕損耗1.2 μm，平均腐蝕速率為0.027 mm/a。該部位腐蝕輕微。

在常壓塔底油去焦化分餾塔管道監(jiān)檢測器安裝的2號(hào)探針，階段性腐蝕損耗5.1 μm，平均腐蝕速率為0.056 mm/a。該部位的腐蝕比較嚴(yán)重，需密切關(guān)注該部位腐蝕情況。建議增加測厚的點(diǎn)位和測試頻率。

重蠟油返回焦化分餾塔檢測器安裝的3號(hào)探針，曲線總的趨勢平穩(wěn)，腐蝕損耗3.8 μm，平均腐蝕速率為0.008 mm/a，腐蝕非常輕微。但與腐蝕掛片的腐蝕速率有較大誤差，可能是在運(yùn)行過程中出故障造成的。

5 結(jié)論

在線腐蝕監(jiān)檢測器通過工業(yè)應(yīng)用表明，其結(jié)構(gòu)合理，試樣可隨時(shí)掛置、摘取，現(xiàn)場安裝拆卸方便。按設(shè)置好的時(shí)間定時(shí)采集腐蝕數(shù)據(jù)，可總結(jié)出高低溫部位不同材質(zhì)掛片的腐蝕速率及規(guī)律，觀察分析試樣表面的宏觀和微觀腐蝕形貌。在腐蝕監(jiān)檢測器中安裝探針實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線式腐蝕監(jiān)測，并對(duì)腐蝕監(jiān)檢測器采用定點(diǎn)測厚技術(shù)檢測，得到了更全面的檢測效果。通過對(duì)各監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析，評(píng)價(jià)設(shè)備的腐蝕現(xiàn)狀，使有關(guān)人員及時(shí)調(diào)整防腐蝕措施，采取合理有效的手段控制設(shè)備腐蝕。而對(duì)發(fā)現(xiàn)的一些新的腐蝕現(xiàn)象(如高溫部位的點(diǎn)蝕問題)，可與科研院所合作研究探討其腐蝕機(jī)理。

在線腐蝕監(jiān)檢測器在塔河分公司的成功應(yīng)用，可以為國內(nèi)其他石油化工企業(yè)煉油裝置的腐蝕監(jiān)測提供借鑒。

［1］劉忠友.腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)在煉油裝置中的應(yīng)用［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2009，26(增刊):146.

［2］郭雷.腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)在煉油裝置的應(yīng)用［J］.全面腐蝕控制，2008，22(5):10.

Research and Development of On－line Corrosion Detector and Application

Sheng Changsong，Li Xuanting，Chao Junrui，Liu Wenliang
Luoyang Petrochemical Engineering Corporation(Luoyang，Henan 471003)

The common corrosion detection methods such as laboratory corrosion testing，site coupon testing，electric resistance probe analysis and ultrasonic pachometer testing are compared and their respective advantages and disadvantages are discussed.The research and development of on－line corrosion detectors based upon the specific structure，metallurgy and wall thickness of equipment and pipelines are described.The detectors are easy in installation，operation and removal.The coupons which were installed in the on－line corrosion detector for 61～115 days have been removed，the micro and macro corrosion forms of the coupons were analyzed and the corrosion rate of coupons of different metallurgy at high－temperature and low－temperature locations were summarized.In addition，the installation of probe in the corrosion detector has realized the real－time on －line corrosion monitoring.With the help of pachometer testing at the determined points，complete valuable data have been produced and analyzed，which provide a good basis and reference for equipment maintenance，material selection and selection of effective corrosion protection measures，etc.

comparison of detection techniques，on － line detector，research and analysis，application

TE973.6

A

1007－015X(2011)03－0008－04

2011－02－ 09;

2011－03－15。

盛長松，高級(jí)工程師，畢業(yè)于撫順石油學(xué)院煉油化工機(jī)械專業(yè)，一直從事石油化工設(shè)備的腐蝕與防護(hù)研究和開發(fā)工作。E－mail:shengcs.lpec@sinopec.com