衛(wèi) 博，劉 丹，衛(wèi) 巍，孟令華，張賀艷，伍永乾

(1.中國石油化工股份有限公司中原油田天然氣處理廠 ，河南濮陽 457162;2.中國石油化工股份有限公司 中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川達州 636156)

隨著天然氣凈化處理技術的不斷發(fā)展，天然氣凈化廠的規(guī)模越來越大，對高含硫天然氣的處理能力越來越強。普光天然氣凈化廠規(guī)模為120 m3/a，原料氣具有硫化氫、二氧化碳含量高的特點，其H2S含量(體積分數)高達14.14%，CO2含量(體積分數)高達8.63%，含有機硫340.6 mg/m3。由于原料氣中含硫量高，設備的腐蝕控制成為裝置設備管理的重要環(huán)節(jié)。

1 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的概述

評價防腐措施實施效果的主要方法是應用腐蝕監(jiān)檢測技術，腐蝕監(jiān)檢測是指對工業(yè)設備的腐蝕狀態(tài)、速度以及某些與腐蝕相關聯的參數進行系統(tǒng)測量，并進而通過所監(jiān)測的信息對生產過程有關參數實行自動控制或報警。腐蝕監(jiān)檢測技術分離線檢測和在線監(jiān)測兩大類，其中常用的在線腐蝕監(jiān)測的方法有電阻探針法、電感探針法、電化學探針法以及pH探針法(pH值的監(jiān)測)。在線監(jiān)測最大的優(yōu)點在于可以實時的對設備運行中的腐蝕情況進行監(jiān)測，做到及時發(fā)現及時調整工藝操作參數，以減緩設備及管道的進一步腐蝕。普光天然氣凈化廠采用在線腐蝕監(jiān)測措施，測量數據直接反應了環(huán)境變化和設備腐蝕狀況，為天然氣凈化裝置的工藝和設備管理提供了依據。

腐蝕監(jiān)檢測其目的和意義在于:①對可能導致腐蝕失效的各種破壞性工況進行早期報警，預防事故的發(fā)生。②觀察過程參數的相關變化以及它們對系統(tǒng)腐蝕性的影響。③診斷特殊的腐蝕問題，識別它們的起因和控制腐蝕速率的種種參數，如pH值、Cl－、S含量、壓力、溫度、流速等。④評估腐蝕控制和防腐技術的有效性，如化學緩蝕劑法、防腐涂層技術等。并且找出這些技術的最佳應用條件。⑤提供與當前設備運行情況和各種維護要求有關的管理信息如生產、維修計劃的決策依據，設備材質的選擇依據等。⑥腐蝕監(jiān)檢測的最大意義在于可獲得設備的長周期安全運行，明顯提高企業(yè)的經濟和安全效益。

目前，腐蝕監(jiān)測技術在石油生產和煉制、化學工業(yè)及動力工業(yè)、食品工業(yè)和大量使用冷卻循環(huán)水和工業(yè)部門得到了較廣泛的應用。隨著電子技術和信息技術的快速發(fā)展，腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)已由原來的單點單線局部監(jiān)測轉變?yōu)楝F在的多點全面網絡化自動監(jiān)測。

2 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)在凈化廠的應用

2.1 測量方法

根據凈化廠腐蝕監(jiān)控的技術要求，主要有兩種測量手段——LPR線性極化電阻方法，以實時測量電導率環(huán)境下的設備管道腐蝕速率，輸出信號為mil/y或者是mm/a;ER電阻探針方法，針對氣相介質非導電環(huán)境進行腐蝕速率的測量，輸出信號為mm。LPR變送器輸出信號為4～20 mA。通過標準工業(yè)雙絞線可以進行遠距離傳輸。ER 變送器輸出信號也為4～20 mA，同樣方便進行遠距離傳輸。兩種變送器的輸出信號共同接入裝置的數據采集器系統(tǒng)。

2.2 探針選擇

針對部分凈化廠裝置/管線的高H2S風險，選用探針時給予了特別考慮，對于設計壓力低于2 MPa的管線，選用在線插拔式探針，可以非常方便的運行條件下電極更換，耐壓可以達到10.2 MPa;而對于設計壓力為9.1 MPa的管線，采用高壓的探針系統(tǒng)，耐壓可達到24 MPa，這樣可以保證在系統(tǒng)壓力異常情況下的泄漏安全。

2.3 數據采集系統(tǒng)

根據凈化廠主要由脫硫、脫水、硫黃回收、酸水氣提、尾氣處理五套裝置組成，而每套裝置都配備現場DCS，采用混合式控制系統(tǒng)，分散為5個數據采集系統(tǒng)，裝置和就近測點通過4～20 mA信號接入數據采集器，再通過光纜(用戶提供)把信號傳到總控腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)和全廠DCS系統(tǒng)。

2.4 軟件管理系統(tǒng)

腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)軟件自動獲取現場采集器數據并存儲，有歷史數據顯示、當天數據顯示、數據超標報警、電阻探針繪制腐蝕深度曲線、給出區(qū)間腐蝕速率，電化學探針繪制符合速率曲線，曲線數據對比分析。并且各個裝置的數據采集器可把數據直接輸入全廠的DCS系統(tǒng)，各級管理人員可以隨時了解凈化廠裝置的腐蝕狀況。

2.5 監(jiān)測點選擇

準確選擇監(jiān)測點決定了腐蝕監(jiān)測能否成功指導生產和防腐工作。一般依據設備的材質和腐蝕監(jiān)測的目的按照下述原則進行監(jiān)測點的初步選擇。①有凝結水的部位，如常減壓塔頂冷凝系統(tǒng);②設備管道高湍流區(qū)域，如管道的彎頭等;③高含硫和高含酸原油的高溫部位;④高含硫低溫部位;⑤事故發(fā)生頻繁的設備管道;⑥注劑前或注劑后;⑦其他需監(jiān)測的部位。

3 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)應用效果及討論

CL－30801探針安裝在二級硫冷器入口管線，管線材質為碳鋼內襯不銹鋼復合材料，監(jiān)測介質為酸性氣。管線設計腐蝕裕量為1.5 mm，按照15年設計使用壽命進行計算，設計允許腐蝕速率為0.10 mm/a。2011 年1 月份，121、141、161、162 系列該點腐蝕速率分別為 0.075、0.083、0.083 和 0.126 mm/a，未超過設計腐蝕裕量，但已超過含硫氣田腐蝕控制標準0.075 mm/a。圖1所示為162－CL－30801探針腐蝕曲線。

圖1 二級硫冷器酸性氣入口162－CL－30801探針腐蝕曲線

如圖1所示，162系列于1月25日停工吹硫期間，腐蝕速率出現較大速度增長，分析原因如下:①燃料氣產生的高溫氣體高于正常運行溫度，可加速酸性氣體中硫化物的分解，導致活性硫組分增加，致使腐蝕速率的加快;②吹硫時燃燒甲烷氣體，導致系統(tǒng)內CO2與H2S的分壓比大于500，腐蝕產物膜的主要成分變?yōu)樘妓醽嗚F，該產物膜結晶粗大且不均勻，易破損、脫落，會誘發(fā)局部腐蝕，導致監(jiān)測腐蝕加快。

探針CL－40401安裝在尾氣處理單元急冷水泵出口管線，管線材質為碳鋼(20#)，監(jiān)測介質為急冷水。管線設計腐蝕裕量為6 mm，按照裝置運行壽命為15年進行核算，則設計允許腐蝕速率為0.40 mm。1月份，121、161、162系列腐蝕速率較快，腐蝕速率分別為0.128、0.096 和 0.124 mm/a，雖未超過設計腐蝕裕量，但已遠遠超過酸性氣田腐蝕速率標準 0.075 mm/a。

圖2 急冷水泵出口管線腐蝕速率較大監(jiān)測點腐蝕曲線

圖2為162－CL－40401探針腐蝕曲線，如圖所示，相比于凈化裝置投產前期，急冷水腐蝕速率出現降低趨勢。通過優(yōu)化調整操作，該點出現嚴重腐蝕的現象明顯減少。但在停工之后，急冷水管線監(jiān)測探針腐蝕速率呈現急劇上升趨勢，分析原因如下:該點探針安裝在管線底部，在停工后，該點探針監(jiān)測空間內存在滯留水，同時，由于處于低點，系統(tǒng)中產生的鹽類、腐蝕產物、污垢等物質在此沉積，易產生垢下腐蝕。此外，急冷水中存在少量的SO2－3及SO2－4，不僅本身是一種酸性腐蝕性離子，同時為硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖提供了環(huán)境，導致系統(tǒng)內黏泥量增大，加速了金屬腐蝕。從探針拆取檢查情況來看，區(qū)域易積累固體或粘稠狀液體污染物，分析主要為停工期間沉積及腐蝕所致。

4 結論

監(jiān)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測全廠重點腐蝕部位的腐蝕狀況，及時發(fā)現腐蝕異常情況，并通過觀測腐蝕曲線結合有關部門采取相應腐蝕控制措施，避免設備腐蝕引起的安全生產事故，為企業(yè)增加經濟效益，但有以下幾點需要改善:購置便攜式腐蝕測量設施，增設離線測厚點，對系統(tǒng)內已設置在線監(jiān)測區(qū)域進行數據校對，對未設置在線監(jiān)測區(qū)域進行腐蝕跟蹤檢測;對于停工裝置進行腐蝕情況調查，編制調查方案和措施，對關鍵設備內部污垢狀況、內部破損、剩余壁厚、腐蝕形貌等項目進行調查，建立腐蝕檔案，并通過調查結果對材料使用風險和壽命進行評估;避免裝置頻繁開工、停工，盡可能使裝置長期連續(xù)運轉;優(yōu)化工藝操作，加強對腐蝕嚴重區(qū)域的巡檢，發(fā)現問題，及時反應，及時處理。

［1］鄭立群，張 蔚.高溫腐蝕監(jiān)測電阻探針和測試儀的研制及應用［J］.石油化工腐蝕與防護.2002，19(5);50－53.

［2］袁軍國.腐蝕監(jiān)測技術在鎮(zhèn)海煉化公司的應用［J］.石油化工腐蝕與防護.2002.19(6);49－53.