(中國石化齊魯分公司檢驗(yàn)計(jì)量中心,山東 淄博 255434)

目前各大化工企業(yè)煉油廠加工原油性質(zhì)較為惡劣，原油比重、粘度、硫含量及酸值一直較高，現(xiàn)有的一些工藝及設(shè)備防腐措施難以適應(yīng)現(xiàn)有的惡劣條件，導(dǎo)致許多煉油廠的一些裝置腐蝕形式較為嚴(yán)峻。某煉油廠常減壓裝置自2010年3月開工以來，常減壓系統(tǒng)多次發(fā)生腐蝕泄漏，由于原油性質(zhì)惡劣，該裝置電脫鹽效果一直不理想，脫后含鹽、含水指標(biāo)居高不下，超標(biāo)嚴(yán)重，導(dǎo)致常一線及以上的低溫輕油系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，一些以前很少發(fā)生腐蝕問題的部位也頻頻出現(xiàn)問題，2012年7月4日該裝置常壓塔12層塔盤受液槽處塔壁(北側(cè))因腐蝕造成局部蝕穿孔引發(fā)火災(zāi)導(dǎo)致裝置停工搶修。由于常壓塔表面覆有保溫層，在泄漏出現(xiàn)早期難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)使危險(xiǎn)隱患不斷加深擴(kuò)大最終導(dǎo)致事故發(fā)生，齊魯設(shè)備防腐檢測(cè)中心在2012年5月29日對(duì)該裝置常壓塔進(jìn)行紅外熱像檢測(cè)的時(shí)候已發(fā)現(xiàn)該部位存在異常,并在上報(bào)的報(bào)告中建議對(duì)該部位拆開保溫進(jìn)行詳細(xì)檢查，但由于前期的紅外熱像檢測(cè)主要是針對(duì)設(shè)備、管線的內(nèi)襯及保溫方面的檢測(cè)檢查，較少涉及腐蝕泄漏方面的檢測(cè)，而目前國內(nèi)外也很少見有關(guān)這方面的報(bào)道，導(dǎo)致這一問題沒有引起足夠的重視，未能及早拆除保溫進(jìn)行全面檢查。

由于現(xiàn)有帶壓設(shè)備、管線帶保溫的較多，保溫層下的腐蝕泄漏目前還沒有一個(gè)好的能早期發(fā)現(xiàn)的檢測(cè)手段，而根據(jù)紅外熱像儀的檢測(cè)機(jī)理，我們認(rèn)為能夠在一定程度上解決這一問題，為對(duì)今后保溫層下腐蝕檢測(cè)提供一個(gè)更好的解決方案，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了初步的探索分析。

1 紅外熱像儀工作機(jī)理及檢測(cè)適用范圍

普朗克定律表明溫度、波長和能量之間存在一定的關(guān)系，紅外總能量隨溫度的增加而迅速增加；峰值波長隨溫度的增加向短波移動(dòng)。根據(jù)斯蒂芬·玻耳茲曼定律，當(dāng)溫度變化時(shí)，紅外總能量與絕對(duì)溫度的四次方成正比，當(dāng)溫度有較小的變化時(shí)，會(huì)引起總能量的很大變化。

紅外熱像儀是通過非接觸探測(cè)紅外熱量，并將其轉(zhuǎn)換生成熱圖像和溫度值，進(jìn)而顯示在顯示器上，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，能夠?qū)Ξ惓囟鹊墓收蠀^(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。紅外熱像儀指向目標(biāo)，通過儀器對(duì)檢測(cè)目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦，它就會(huì)自動(dòng)調(diào)整溫度范圍來顯示清晰鮮明的圖像，一旦用戶扣動(dòng)儲(chǔ)存按鈕，便會(huì)存儲(chǔ)圖像及相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)。通過隨附的軟件，用戶可以自由更改主要圖像參數(shù)，從而優(yōu)化圖像和抽取最多的細(xì)節(jié)(詳見圖1)。

圖1 紅外熱像現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)報(bào)告截圖

在一個(gè)紅外熱像檢測(cè)圖像中，溫度數(shù)據(jù)的信息量比較大，包括可以選取圖像范圍內(nèi)每一點(diǎn)的溫度，任選一個(gè)區(qū)域內(nèi)溫度最大值、最小值、平均值及溫差等數(shù)據(jù)，區(qū)域內(nèi)溫度分布情況等，可以通過這些溫度信息并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來進(jìn)行判斷。

從多次現(xiàn)場(chǎng)紅外熱像檢測(cè)結(jié)果來看，紅外熱像儀檢測(cè)的絕對(duì)溫度值受各種因素影響較大，絕對(duì)溫度值波動(dòng)較大，但相對(duì)溫差較為穩(wěn)定，因此從這個(gè)方面來講，紅外熱像檢測(cè)更適合在一個(gè)較大“面”的范圍內(nèi)較為準(zhǔn)確的相對(duì)溫差的檢測(cè)。

綜合紅外熱像儀檢測(cè)機(jī)理及多次現(xiàn)場(chǎng)紅外熱像檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，我們可以認(rèn)定紅外熱像儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)適用范圍為：事件的最終表征能夠表現(xiàn)出在檢測(cè)范圍內(nèi)一個(gè)溫度差異的變化，而且這個(gè)溫差的變化能夠反過來印證事件的發(fā)生即適用紅外熱像儀的檢測(cè)。

3 紅外熱像儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用探索

根據(jù)上述結(jié)論我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些檢測(cè)圖像進(jìn)行了分析探索，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)報(bào)告來初步判斷這一檢測(cè)手段的準(zhǔn)確程度。

該常減壓裝置現(xiàn)場(chǎng)操作人員曾經(jīng)反映到常壓塔頂巡檢時(shí)有時(shí)會(huì)聞到淡淡的油氣味，懷疑保溫層下塔壁有局部泄漏的可能，但該處高達(dá)70余米，拆除保溫施工檢查的難度極大。煉油檢測(cè)中心了解到這一情況后，結(jié)合紅外熱像儀非接觸、檢測(cè)面大、檢測(cè)機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，認(rèn)為紅外熱像檢測(cè)能夠適應(yīng)該特殊部位的檢測(cè)，檢測(cè)人員利用紅外熱像儀對(duì)該處進(jìn)行了紅外熱像檢測(cè)并出具了檢測(cè)報(bào)告(圖2為報(bào)告截圖)，我們針對(duì)檢測(cè)報(bào)告來進(jìn)行具體的分析。

圖2 常壓塔頂紅外熱像檢測(cè)報(bào)告截圖

從圖2內(nèi)容可見，常頂部位紅外熱像圖上的陰影部位偏低溫度只有15.4～17.1℃，而環(huán)境溫度為20℃左右，我們知道常頂部位帶有100℃左右的熱負(fù)荷，該處帶有保溫，我們假設(shè)該部位保溫效果非常好，熱損耗忽略不計(jì)，那最低溫度也只能達(dá)到環(huán)境溫度20℃(實(shí)際上保溫外正常溫度為30℃左右，這一點(diǎn)可以從圖2上的SP01點(diǎn)對(duì)應(yīng)的30.4℃看出)，我們也知道紅外熱像圖上的相對(duì)溫差較為穩(wěn)定，檢測(cè)圖像中AR02及AR03區(qū)域中低于環(huán)境溫度的15.4～17.1℃陰影部位的異常低溫點(diǎn)需要引起重視。分析原因，我們認(rèn)為油氣揮發(fā)會(huì)吸收熱量，導(dǎo)致周圍溫度低于環(huán)境溫度(與空調(diào)、冰箱工作原理類似)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)能聞到的淡淡的油氣味，基本可以認(rèn)定該處存在塔頂油氣泄漏揮發(fā)的可能，建議拆開保溫檢查。由于保溫材料是疏松多孔的材料，介質(zhì)滲透路徑也很難有固定的路線，所以如發(fā)現(xiàn)異常低溫點(diǎn)，拆開保溫檢查并非僅局限在異常低溫區(qū)域，需要有更大的檢查范圍，因?yàn)楫惓囟赛c(diǎn)不會(huì)無緣無故出現(xiàn)，只有仔細(xì)認(rèn)真查找才可最大程度避免疏漏。

圖3 四常常壓塔紅外熱像檢測(cè)報(bào)告截圖

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員在對(duì)該常壓塔塔頂部位進(jìn)行紅外熱像檢測(cè)的同時(shí)又對(duì)整個(gè)常壓塔進(jìn)行了紅外熱像掃描，并對(duì)其中個(gè)別異常溫度點(diǎn)拍攝了紅外圖片(詳見圖3)。

由圖3給出的現(xiàn)場(chǎng)紅外檢測(cè)信息可以看出，該處出現(xiàn)異常溫度，溫差達(dá)到了21.2℃，懷疑該部位存在一定的問題，當(dāng)時(shí)檢測(cè)日期是2012年5月29日，而在2012年7月4日該部位附近由于油氣泄漏引發(fā)火災(zāi)導(dǎo)致裝置停工搶修(詳見圖4)。

圖4 常壓塔12層塔盤受液槽處塔壁(北側(cè))腐蝕泄漏部位

從這一次事件可以看出，由于有保溫層覆蓋，很多危險(xiǎn)隱患難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，日積月累之下難免會(huì)引發(fā)大問題，而紅外熱像檢測(cè)能夠在一定程度上發(fā)現(xiàn)一些危險(xiǎn)隱患早期出現(xiàn)的溫差等表征，及早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理，將危險(xiǎn)消滅于萌芽狀態(tài)。

2 結(jié)論

(1) 現(xiàn)有帶壓設(shè)備、管線帶保溫的較多，保溫層下的腐蝕泄漏目前還沒有一個(gè)能早期發(fā)現(xiàn)的檢測(cè)手段，而根據(jù)紅外熱像儀的檢測(cè)機(jī)理，紅外熱像檢測(cè)是在一個(gè)較大“面”的范圍內(nèi)溫度差異變化的檢測(cè)檢查，檢測(cè)結(jié)果表現(xiàn)出來是一個(gè)色彩差異的變化，檢測(cè)結(jié)果較為直觀，可極大程度上避免疏漏，及早發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)檢查處理則會(huì)減少小隱患演變成大問題的概率。

(2) 一個(gè)事件的最終表征能夠表現(xiàn)出在檢測(cè)范圍內(nèi)一個(gè)溫度差異的變換，而且這個(gè)溫差的變換能夠反過來印證事件的發(fā)生即適用紅外熱像儀的檢測(cè)，而保溫層下腐蝕泄漏只要能夠表現(xiàn)出溫度差異的變化，紅外熱像儀即可進(jìn)行早期檢測(cè)。

(3) 保溫層下腐蝕泄漏出現(xiàn)早期難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)使隱患不斷加深擴(kuò)大最終導(dǎo)致事故發(fā)生，而在很多時(shí)候腐蝕泄漏點(diǎn)附近保溫層表面溫度的變化會(huì)因?yàn)樾孤┙橘|(zhì)的一些物化特性很早就表現(xiàn)出來，這就為腐蝕泄漏點(diǎn)部位早期的紅外熱像檢測(cè)提供了可操作性。

(4) 由于保溫材料是疏松多孔的材料，介質(zhì)滲透路徑也很難有固定的路線，所以如發(fā)現(xiàn)異常溫差點(diǎn)，拆開保溫檢查需要有較大的檢查范圍，因?yàn)楫惓囟赛c(diǎn)不會(huì)無緣無故出現(xiàn)，只有仔細(xì)認(rèn)真查找才可最大程度避免疏漏。