王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監(jiān)測在煉油裝置的應(yīng)用

王武鳳，劉銀堂，郭波，李永文

（山東華星石油化工集團有限公司，山東廣饒257335）

在線腐蝕監(jiān)測是煉油裝置設(shè)備管理中重要的基礎(chǔ)工作。通過采用低溫電感探針、高溫電感探針和pH值探針等技術(shù)，對設(shè)備、管線進行在線腐蝕監(jiān)測，預(yù)防和控制因設(shè)備腐蝕造成的泄漏事故，有助于提高煉油設(shè)備管理的安全水平，保障裝置的“長、穩(wěn)、久、滿、優(yōu)”運行。

在線腐蝕監(jiān)測；電感探針；pH值探針；設(shè)備管理

0 前言

華星石化加工混合重質(zhì)為含硫含酸原油，設(shè)備的腐蝕問題影響裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。2014年10月，煉油龍頭裝置重交瀝青車間安裝了在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)。在線腐蝕監(jiān)測是對設(shè)備的腐蝕狀態(tài)、腐蝕速率或某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)進行在線測量，測量數(shù)據(jù)直接或間接反映了環(huán)境的變化和腐蝕狀況，從而為設(shè)備的日常管理提供依據(jù)[1]。在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)集成電感探針、pH值探針、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)測管理軟件于一體，可實時在線監(jiān)測設(shè)備腐蝕速率，指導(dǎo)工藝操作和設(shè)備管理。

1 在線腐蝕監(jiān)測的意義

（1）為科學(xué)的設(shè)備管理與決策提供可靠依據(jù)。根據(jù)工藝防腐要求，使用一定量中和緩蝕劑以減緩工藝設(shè)備內(nèi)部的腐蝕速率。中和緩蝕劑的類型及比例是否適合于本系統(tǒng)，需要注入一定的量后才能得到驗證。采用腐蝕監(jiān)測，可以隨時監(jiān)測中和緩蝕劑的緩蝕效果，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時對中和緩蝕劑類型或比例做出調(diào)整。

（2）預(yù)防腐蝕泄漏事故的發(fā)生。有害物的泄漏或工藝參數(shù)的變化會導(dǎo)致裝置嚴重的腐蝕。采用腐蝕監(jiān)測可以隨時監(jiān)測介質(zhì)的腐蝕狀況，如果發(fā)現(xiàn)腐蝕速率驟然變化，可立即檢查系統(tǒng)，及時找出問題所在，防止重大腐蝕泄漏事故的發(fā)生。

圖2 電源電壓波形

（3）腐蝕監(jiān)測可以改善設(shè)備運行狀態(tài)，提高設(shè)備的可靠性，延長運行周期。腐蝕監(jiān)控技術(shù)還可以指導(dǎo)生產(chǎn)，如指導(dǎo)原油混煉等，使裝置在接近于設(shè)計的最佳條件下運轉(zhuǎn)，對于保證設(shè)備安全和減少環(huán)境污染起到有益的作用[2]。

（4）腐蝕監(jiān)測有利于分析腐蝕原因，通過獲取的數(shù)據(jù)及使用相應(yīng)的分析軟件，了解腐蝕過程與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，分析腐蝕原因，提出整改措施等。

2 在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)

2.1 結(jié)合取樣分析數(shù)據(jù)

在重交瀝青裝置初餾塔頂揮發(fā)線（注劑后）改善前腐蝕率0.3657 mm/a，酸性水pH值5.1～6.1，注劑改善后初頂腐蝕率0.0728 mm/a，pH值6.5～7.5。證明用塔頂探針監(jiān)測腐蝕速率與pH值相結(jié)合調(diào)整裝置的生產(chǎn)，可以實現(xiàn)低溫、高溫部位易腐蝕領(lǐng)域的全覆蓋，以及酸性水的控制。實時控制工藝介質(zhì)中的腐蝕速率，及時調(diào)整塔頂助劑、優(yōu)化一脫三注操作等防腐蝕措施。可根據(jù)腐蝕速率的突變，及時檢查系統(tǒng)，分析變化原因，調(diào)整優(yōu)化操作。根據(jù)在線腐蝕監(jiān)測動態(tài)及時掌握裝置腐蝕狀況，同時還對裝置的物料進行腐蝕介質(zhì)跟蹤等措施，提高了裝置防腐研判能力。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 重交瀝青裝置“三頂”腐蝕速率與pH值

2.2 在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)與化驗室數(shù)據(jù)分析

通過對重交瀝青裝置常壓塔頂揮發(fā)線的監(jiān)測，避免了設(shè)備泄漏事故的發(fā)生。2015年1月15日21:00時帶煉3#罐，3#，2#共同進裝置1月16日2:00從在線腐蝕監(jiān)測上看到常頂pH值突然由7降至4.3，及時調(diào)整有機胺的注入量，情況未好轉(zhuǎn)。1月17日8:00單煉3#罐后，常頂pH值快速降至1，化驗室檢測數(shù)據(jù)pH值最低降到1，在此期間的腐蝕速率上升到67.3 653 mm/a。1月17日13:00決定摻煉1#罐，試圖通過改變原料組成減輕不利影響。1月18日0:00發(fā)現(xiàn)石腦油顏色發(fā)黑，適當降低加工量，通過檢查發(fā)現(xiàn)常頂換熱器管殼程互串，立即全改1#罐，情況逐漸改善，緊急維修換熱器發(fā)現(xiàn)管束管板位置嚴重腐蝕。詳細數(shù)據(jù)見圖1~圖3。

通過安裝在線腐蝕檢測系統(tǒng)，有效的避免了嚴重設(shè)備泄漏事故的發(fā)生，在線腐蝕檢測數(shù)據(jù)和質(zhì)檢中心化驗數(shù)據(jù)比較是互相吻合的。

3 腐蝕監(jiān)測遠程數(shù)據(jù)庫及分析

根據(jù)設(shè)備防腐要求，在裝置DCS系統(tǒng)建立在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，利用腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析評價工藝防腐、設(shè)備材質(zhì)適用性、工藝參數(shù)變化情況，并通過網(wǎng)絡(luò)訪問方式實現(xiàn)防腐管理人員實時查看、分析，減輕工作負擔(dān)，提高工作效率。

圖1 常頂含硫污水pH值化驗曲線圖

圖2 在線腐蝕監(jiān)測常頂含硫污水pH值曲線圖

圖3 在線腐蝕監(jiān)測常頂空冷入口電感探針曲線圖

3.1 系統(tǒng)功能

（1）對可能導(dǎo)致腐蝕失效的各種破壞性工況進行早期報警；（2）觀察過程參數(shù)的相關(guān)變化以及對系統(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(shù)，如pH值、Cl-和S含量、壓力、溫度、流速等；

（4）評估工藝防腐效果；

（5）提供與當前設(shè)備運行情況和各種維護要求有關(guān)的管理信息如生產(chǎn)、維修計劃的決策依據(jù)，設(shè)備材質(zhì)的參考依據(jù)等[3]。

3.2 腐蝕速率與原油性質(zhì)相關(guān)性分析

主要分析原油的酸值、密度、總硫的變化、電脫鹽、混煉比例等影響腐蝕因素的變化導(dǎo)致所監(jiān)測設(shè)備、管線的腐蝕速率變化的相關(guān)性與規(guī)律，了解導(dǎo)致腐蝕速率增加的影響因素，采取相應(yīng)措施控制腐蝕。例如當原油性質(zhì)一定、混煉比不變的情況下，在常壓塔頂揮發(fā)線監(jiān)測的腐蝕速率有所增加，氯離子含量增加時，可反觀脫鹽的效果是否達標，這樣就有辦法實現(xiàn)對脫鹽效果的輔助監(jiān)測。

3.3 腐蝕速率與三頂裝置相關(guān)性分析

主要分析三頂裝置化驗分析的pH，Cl-，F(xiàn)e2+，S2-的變化情況，中和緩蝕劑更換、注劑泵濃度調(diào)整狀態(tài)等與在線腐蝕監(jiān)測腐蝕速率的關(guān)聯(lián)性。一般在三頂裝置采用低溫電感與pH共同作用監(jiān)測塔頂分析項變化對腐蝕速率的影響，當塔頂?shù)蜏貐^(qū)腐蝕增加，pH值降低時，會增加有機胺劑、緩蝕劑的加入量來降低塔頂酸性環(huán)境并增加緩蝕，但改變注劑后腐蝕速率與pH值均無明顯效果時便要對緩蝕劑進行評價，來確定緩蝕劑的效果。

3.4 監(jiān)測腐蝕速率與定點測厚

在高溫部位常用的檢測手段是在線腐蝕監(jiān)測與定點測厚。當監(jiān)測材料的腐蝕趨勢連續(xù)上升時，通過測厚對管壁減薄檢測輔助說明此種材料的耐腐蝕性，幫助管理者合理選材。

表2160 萬噸重交瀝青裝置在線腐蝕監(jiān)測探針點

腐蝕速率與測厚數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)腐蝕數(shù)據(jù)可以幫助腐蝕檢查有針對性的進行重點檢查，同時通過停工檢修期的腐蝕檢查對設(shè)備、管線進行的評估，更科學(xué)地優(yōu)化定點測厚和在線腐蝕監(jiān)測部位。

3.5 腐蝕監(jiān)測電感探針失效分析示例

2015年1月，華星石化重交瀝青裝置使用探針的有效壽命判定依據(jù)是500 000 nm，通過對各監(jiān)測點月運行數(shù)據(jù)判斷，常頂空冷入口探針腐蝕損耗量從-211 496 nm增加到240 167 nm，腐蝕損耗累積量接近0.5 mm，此部位探針已失效（圖4）。

圖4 電感探針失效分析圖

4 裝置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)

4.1 在線腐蝕監(jiān)測點的選擇

華星石化重交瀝青裝置通過對現(xiàn)場的實地考察，根據(jù)不同介質(zhì)環(huán)境、工況條件，結(jié)合腐蝕流程分布、不同材料的腐蝕機理等方面因素，選擇裝置的重點腐蝕管線與部位作為腐蝕監(jiān)測點。在線腐蝕監(jiān)測點的選擇原則：

（1）塔頂冷凝系統(tǒng)（管線、空冷、換熱器）有凝結(jié)水形成酸性環(huán)境的部位。根據(jù)腐蝕速率的發(fā)生及變化掌握工藝情況，可以適時調(diào)節(jié)工藝溫度減少鹽結(jié)晶而產(chǎn)生的垢下腐蝕、調(diào)節(jié)氨液等注劑調(diào)控塔內(nèi)酸堿度。

（2）相變（汽液相轉(zhuǎn)換）較為明顯的區(qū)域。進行對比分析，預(yù)警因相變原因?qū)е碌穆饵c腐蝕、電化學(xué)局部腐蝕等造成的設(shè)備管束穿孔。

（3）塔頂注劑部位的前后。監(jiān)測緩蝕劑的緩蝕效果，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時對緩蝕劑類型或比例作出調(diào)整。

（4）高溫/高壓腐蝕較嚴重的管線。了解腐蝕介質(zhì)，對材料腐蝕速率做出測量，輔助判定材料的適應(yīng)情況。

（5）腐蝕換熱器的出入口。對塔測線含硫、酸的腐蝕情況進行監(jiān)測。在裝置高溫部位監(jiān)測材料的腐蝕狀態(tài)、掌握材料適應(yīng)情況。在低溫部位監(jiān)測塔頂pH值與腐蝕趨勢，并通過pH值與腐蝕速率變化來調(diào)節(jié)藥劑的注入量以減緩塔頂冷凝系統(tǒng)的腐蝕。

根據(jù)選點原則與實地考察，選取12個重點部位作為腐蝕監(jiān)測點，包含9個電感監(jiān)測點和3個pH值監(jiān)測點，具體位置見表2。4.2裝置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)組成

裝置在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)腐蝕速率計算、腐蝕趨勢分析、pH值實時監(jiān)測等功能。通過監(jiān)測pH值與腐蝕速率來調(diào)節(jié)工藝防腐劑注量，因此在線pH值監(jiān)測是腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成部分。華星石化重交瀝青裝置中的在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)采集器所采集到的數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)杰囬g操作室，采用有線傳輸?shù)姆绞剑柚鷱S內(nèi)的局域網(wǎng)，實現(xiàn)各層管理人員的分析、瀏覽。在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)主要由現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測儀器、腐蝕監(jiān)測探針、pH值電極、電源及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、工控主機、系統(tǒng)軟件、電纜等組成。圖5為電感探針現(xiàn)場圖片，圖6為pH值電極現(xiàn)場圖，圖7為腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)組成。

圖5 電感探針現(xiàn)場圖

圖6 pH電極現(xiàn)場圖

圖7 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

5 結(jié)語

在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)控設(shè)備的腐蝕狀態(tài)、腐蝕速率或某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)，測量數(shù)據(jù)直接或間接反映了環(huán)境的變化和腐蝕狀況，據(jù)此調(diào)整原料摻煉比例和工藝參數(shù)，預(yù)防和控制因設(shè)備腐蝕造成的泄漏風(fēng)險，有助于提高煉油設(shè)備管理的安全水平，保障裝置的“長、穩(wěn)、久、滿、優(yōu)”運行。

［1］梁自生，夏廷燊，崔金喜.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在煉油裝置上的應(yīng)用研究[J].石油化工腐蝕與防護，2003，（04）.

［2］王廣兵.煉油設(shè)備的在線腐蝕監(jiān)測[J].石油化工腐蝕與防護，2005，（01）.

［3］桑紹累，李全民.電阻探針與試片失重法在檢測試驗中的應(yīng)用對比分析[J].全面腐蝕控制，2014，（08）.

〔編輯李波〕

TE980

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.21