楊曉惠，饒霽陽，王燕楠

(西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，四川成都 610500)

在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用

楊曉惠，饒霽陽，王燕楠

(西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，四川成都 610500)

在線腐蝕監(jiān)測(cè)是近年來快速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它以其連續(xù)、實(shí)時(shí)的腐蝕數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)逐漸成為現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要發(fā)展方向。該文介紹了在線電化學(xué)監(jiān)測(cè)、在線電阻探針監(jiān)測(cè)、在線電感探針監(jiān)測(cè)以及在線pH值監(jiān)測(cè)等多種在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及在石化行業(yè)中的應(yīng)用情況，并進(jìn)行了其主要的性能特點(diǎn)的比較。同時(shí)對(duì)集多種在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)于一體的腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。最后，針對(duì)現(xiàn)有在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)所存在的問題提出了一些建議，并對(duì)未來的腐蝕在線監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行了展望。

在線 腐蝕監(jiān)測(cè) 應(yīng)用 發(fā)展

腐蝕在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煉油、油氣采輸、電力、化工、醫(yī)藥等多種工業(yè)領(lǐng)域，它主要是基于工藝防腐蝕的目的，包括腐蝕速率監(jiān)測(cè)、介質(zhì)腐蝕性檢測(cè)、流程段的腐蝕趨勢(shì)、藥劑效果監(jiān)測(cè)和評(píng)定等，能夠提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因而成為現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

1 在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 在線電化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)

電化學(xué)測(cè)試技術(shù)是一種“原位”(in situ)測(cè)量技術(shù)，測(cè)定的都是瞬時(shí)的腐蝕信息，并能跟蹤金屬電極表面狀況的變化，具有響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、探針帶壓拆裝等特點(diǎn)，適用于一般電解質(zhì)介質(zhì)的測(cè)量［1］。

中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司(以下簡(jiǎn)稱中原油田分公司)通過對(duì)國(guó)內(nèi)、外一些生產(chǎn)浸入式快速腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究對(duì)比，選擇了中國(guó)科學(xué)院金屬研究所生產(chǎn)的CMB-1510B便攜式智能腐蝕速度測(cè)量?jī)x(以下簡(jiǎn)稱CMB-1510B)。為滿足現(xiàn)場(chǎng)快速腐蝕監(jiān)測(cè)的需要，在不改變?cè)O(shè)備性能的基礎(chǔ)上，對(duì)電極探頭部分進(jìn)行改進(jìn)，利用已建監(jiān)測(cè)點(diǎn)的掛片裝置進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。CMB-1510B成功運(yùn)用于油田水系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)，為中原油田分公司生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)又提供了一種快速檢測(cè)、評(píng)價(jià)手段［2］。

中國(guó)石油大慶煉化分公司采用SmartCET電化學(xué)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)常減壓裝置塔頂腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)能夠進(jìn)行點(diǎn)蝕系數(shù)以及其它局部腐蝕參數(shù)的測(cè)量，利用腐蝕速率、點(diǎn)蝕系數(shù)、腐蝕統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的腐蝕診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)腐蝕的較為全面監(jiān)測(cè)［3］。

1.2 在線電阻探針監(jiān)測(cè)技術(shù)

在線電阻探針監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過測(cè)量電阻變化值與金屬腐蝕量的關(guān)系，換算出金屬的腐蝕速率，適用于各種介質(zhì)，測(cè)量周期為幾天。高溫電阻探針可在0～540℃ 及0～2 MPa的條件下工作，這使得常減壓整個(gè)工藝流程的腐蝕在線監(jiān)測(cè)成為可能。該方法適用于檢測(cè)設(shè)備的全面腐蝕情況，但由于靈敏度不夠高而不能及時(shí)跟蹤記錄腐蝕速度的瞬時(shí)變化。

由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和中國(guó)石油化工股份有限公司上海高橋分公司煉油廠(以下簡(jiǎn)稱上海高橋分公司煉油廠)共同研制開發(fā)的煉油裝置高溫部位在線式RPM-1511電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，近年來在上海高橋分公司煉油廠、中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)海煉化股份公司)、中國(guó)石油錦州石化分公司和中國(guó)石化集團(tuán)茂名石油化工公司等企業(yè)的常減壓蒸餾裝置上得到成功應(yīng)用。

該系統(tǒng)采用各種高低溫電阻探針，換熱管束用超長(zhǎng)電阻探針，能實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)腐蝕數(shù)據(jù)，并遠(yuǎn)程傳送到控制室，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后將處理意見及時(shí)反饋到相關(guān)部門，有效地減少了腐蝕損失［4］。

1.3 在線電感探針監(jiān)測(cè)技術(shù)

在線電感探針監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過測(cè)量金屬試樣腐蝕減薄所引起的磁通量的變化來直接測(cè)得金屬試樣的腐蝕深度，從而計(jì)算金屬腐蝕速率，適用于各種不同的介質(zhì)，不受介質(zhì)導(dǎo)電率的影響。電感探針能夠在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)測(cè)量出金屬的腐蝕速率，并對(duì)其變化做出快速反應(yīng)，比其它金屬損耗測(cè)量方法快50到100倍。因而該技術(shù)可以測(cè)量到常規(guī)技術(shù)無法測(cè)量的腐蝕速率的短期變化。但無法解決點(diǎn)蝕等局部腐蝕的監(jiān)測(cè)問題［5］。

目前，國(guó)內(nèi)常用的在線電感探針監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所開發(fā)的DG-5300在線電感探針系統(tǒng)和美國(guó)RCS公司研制的Microcor快速高分辨率磁感應(yīng)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱Microcor系統(tǒng))［6］。

其中，Microcor系統(tǒng)已經(jīng)在鎮(zhèn)海煉化股份公司三套常減壓、蠟油催化裂化、加氫裂化和循環(huán)水場(chǎng)等裝置上成功應(yīng)用，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)裝置原油加工、工藝防腐蝕和研究腐蝕規(guī)律，達(dá)到腐蝕監(jiān)測(cè)到腐蝕監(jiān)控的目的。

陜京輸氣管道系統(tǒng)沿線6座站場(chǎng)均采用Microcor系統(tǒng)，對(duì)天然氣管道內(nèi)壁的腐蝕與磨蝕速率值、金屬損失量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果與間接檢測(cè)分析結(jié)論一致［7］。

1.4 在線pH值監(jiān)測(cè)技術(shù)

介質(zhì)的腐蝕特性可通過其理化參數(shù)來表征，其中pH值的高低是直接影響腐蝕結(jié)果的最主要因素之一。在線pH值監(jiān)測(cè)技術(shù)是利用對(duì)H+敏感的離子選擇電極來進(jìn)行介質(zhì)的測(cè)量，并通過pH值采集器將其測(cè)量信號(hào)遠(yuǎn)程傳遞到監(jiān)控室的操作終端上，通過調(diào)試、驗(yàn)證和補(bǔ)償，獲得pH值。

pH值在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可與PLC自控裝置組成塔頂注劑自動(dòng)控制系統(tǒng)。中國(guó)石油遼河石化分公司和獨(dú)山子石化分公司分別利用該系統(tǒng)來進(jìn)行蒸餾裝置常壓塔頂?shù)脑诰€腐蝕監(jiān)測(cè)。應(yīng)用情況表明常壓塔頂冷凝水的pH值可以有效地控制在設(shè)定值附近，有利于常壓塔頂系統(tǒng)的工藝防腐蝕［8-9］。

隨著國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種在線式監(jiān)測(cè)技術(shù)層出不窮。但是，每一種方法都有它的優(yōu)越性和局限性(見表1)，因此要想達(dá)到準(zhǔn)確的測(cè)量和良好的控制不是一種方法可以解決的，需要多種技術(shù)的整合以形成一個(gè)完整的腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能達(dá)到。

表1 各種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)比

2 在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集在線監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)測(cè)厚、介質(zhì)取樣分析、數(shù)據(jù)的分析與管理于一體的綜合管理系統(tǒng)。它不僅將不同的監(jiān)測(cè)手段融為一體，可在單一模式下進(jìn)行特定監(jiān)測(cè)手段數(shù)據(jù)的測(cè)量收集和分析，并能提供各種監(jiān)測(cè)手段的綜合分析模塊，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)備腐蝕狀況的評(píng)估。

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研制開發(fā)的CR-1000在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多家煉油化工企業(yè)應(yīng)用，正逐漸得到大家的認(rèn)可。該系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)點(diǎn)固定，采樣分析周期短，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與時(shí)間對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確度高，以及數(shù)據(jù)共享等優(yōu)點(diǎn)。

中國(guó)石油西南油氣田分公司自行開發(fā)了一種能夠用電阻探針、線性極化探針和氫探針等多種方法監(jiān)測(cè)的CMA-1000型在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效地提高了管道內(nèi)腐蝕控制管理水平［10］。此外，還有基于Web技術(shù)的煉油廠蒸餾塔腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［11］。

3 在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向

(1)進(jìn)一步完善腐蝕在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高各種腐蝕監(jiān)測(cè)儀器的精度和靈敏度，提高探針的使用壽命。

(2)將介質(zhì)參數(shù)的間接監(jiān)測(cè)與腐蝕速率的直接監(jiān)測(cè)相結(jié)合，大力開展在線化學(xué)分析技術(shù)諸如:在線測(cè)定Cl-，F(xiàn)e2+以及H2S含量等的研究。

(3)在建立統(tǒng)一完備的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，重點(diǎn)進(jìn)行腐蝕數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

(4)大力開展以腐蝕數(shù)據(jù)為參考點(diǎn)的自動(dòng)腐蝕控制技術(shù)的研究。

［1］李明哲.煉油廠防腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［D］.大連:大連理工大學(xué)，2009.

［2］湯天遴，高亞楠，石偉，等.腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在中原油田的應(yīng)用［J］.腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2003，15(1):47-49.

［3］于濤.電化學(xué)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［J］.設(shè)備管理與維修，2009(10):42-45.

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Application and Development of On-line Corrosion Monitoring Techniques in Petrochemical Industry

Yang Xiao-hui，RAO Ji-yang，Wang Yan-nan
Mechanical and Electrical Engineering Institute of Southwest Petroleum University(Chengdu，Sichuan 610500)

The on-line corrosion monitor is a rising technology with a rapid development in recent years.It has become the main monitoring technology because of its continuous real-time corrosion monitoring.The principles and features of a number of on-line corrosion monitoring technologies such as online electro-chemical monitoring，online induction probe monitoring and online electric resistance probe monitoring and online pH value monitoring and their applications in petrochemical industry are introduced.Their main performances and features are compared.Recommendations for the solution of existing problems in online corrosion monitoring technologies are presented and future online corrosion monitoring development is prospected.

online，corrosion monitoring，application，development

TE980.5

A

1007-015X(2011)03-0040-03

2010-10- 08;

2011-02-22。

楊曉惠(1982-)，碩士，助教，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)化工過程機(jī)械專業(yè)，現(xiàn)在西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院從事石油礦場(chǎng)機(jī)械的教學(xué)與科研工作。E-mail:yxhyxh8245@163.com