孟令校

（大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江 大慶 163411）

近年來，隨著原油雜質(zhì)不斷增加，原油品質(zhì)不斷下降，煉化裝置設(shè)備及管道的腐蝕問題也越來越嚴重，由腐蝕引發(fā)的停工停產(chǎn)及安全環(huán)保問題也越來越多。如何對煉化裝置設(shè)備及管道腐蝕狀況進行監(jiān)測與診斷，實時掌握其腐蝕狀況，為開展工藝防腐提供有效數(shù)據(jù)支持，成為煉化裝置開展防腐控制和防腐管理的一項重要工作。公司常減壓裝置腐蝕狀況比較嚴重，裝置高溫設(shè)備及管道曾多次因腐蝕發(fā)生泄漏，為此公司在常減壓裝置的高溫、易腐蝕及人工不易到達部位安裝了一套在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測設(shè)備及管道的壁厚，診斷其腐蝕狀況，指導常減壓裝置開展工藝防腐工作。

采用在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)可以實時監(jiān)測設(shè)備及管道的壁厚變化，掌握其腐蝕狀況，驗證裝置采用的工藝防腐措施的防腐效果，發(fā)現(xiàn)腐蝕減薄嚴重和腐蝕速率較大的設(shè)備及管道，及時調(diào)整優(yōu)化工藝防腐措施，避免腐蝕泄漏事故的發(fā)生。

通過系統(tǒng)計算腐蝕速率并預測設(shè)備及管道的剩余壽命，幫助設(shè)備管理人員進行腐蝕分析和幫助工藝管理人員開展工藝防腐措施效果評價。

1 常減壓裝置的腐蝕特征

1.1 常減壓裝置的腐蝕形態(tài)

（1）低溫H2S-HCI-H2O腐蝕。

（2）高溫S-H2S-RSH（硫醇）腐蝕。

（3）高溫H2S-RCOOH（環(huán)烷酸）腐蝕。

1.2 低溫H2S-HCI-H2O腐蝕

表1 常減壓裝置腐蝕環(huán)境及發(fā)生部位

1.3 低溫H2S-HCI-H2O腐蝕

在常減壓塔上部五層塔盤、塔體及部分揮發(fā)線、冷凝冷卻器、油水分離器等部位會發(fā)生低溫H2S-HCI-H2O電化學腐蝕。在原油煉制過程中生成的HCI和H2S會隨同輕組分一同揮發(fā)，在沒有液態(tài)水時（高溫氣相狀態(tài)），他們對常減壓裝置設(shè)備及管道基本無腐蝕或腐蝕很輕微，但當在冷凝區(qū)出現(xiàn)液體水以后便形成腐蝕性很強的H2SHCI-H2O腐蝕體系。其腐蝕過程可用下列反應表示：

在沒有水和氯化氫存在時，H2S與鐵反應：Fe+H2S→FeS+H2↑生成的硫化亞鐵附著在設(shè)備及管道表面，對設(shè)備及管道基材有一定的保護作用。但有HCI存在時，則發(fā)生FeS+2HCI→FeCI2+H2S反應，此反應破壞了FeS保護膜的保護作用。生成的FeCI2是溶解于水的，可以被水沖走。失去保護膜的金屬再次被H2S和HCI腐蝕生成FeS和FeCI2，而FeS又再次被HCI分解失去防護作用，如此反復循環(huán)，大大的促進了常減壓裝置設(shè)備及管道的腐蝕。

1.4 高溫S-H2S-RSH（硫醇）腐蝕及高溫H2SRCOOH（環(huán)烷酸）腐蝕

在常減壓裝置的加熱爐爐管、常壓塔和減壓塔底部、轉(zhuǎn)油線等溫度高于240℃部位，由于溫度升高，S-H2SRSH腐蝕加劇。一是溫度升高促進了硫、硫化氫及硫醇與金屬的化學反應，二是溫度升高會促使非活性硫的分解，加劇腐蝕活性。從溫度240℃開始發(fā)生S-H2S-RSH腐蝕，隨著溫度的升高而加劇高溫硫腐蝕，到430℃腐蝕性最強，到480℃分解接近完全，腐蝕開始減小。同樣溫度對H2SRCOOH（環(huán)烷酸）腐蝕速度的影響也非常大，在低溫時，環(huán)烷酸對設(shè)備及管道基本無腐蝕。在溫度200℃以上開始腐蝕，并隨著溫度升高，腐蝕程度加劇，在靠近環(huán)烷酸沸點270～280℃時腐蝕性最強。溫度在升高，環(huán)烷酸腐蝕反而減小，當溫度升到350～400℃范圍時，因硫化氫分解生成元素硫，在環(huán)烷酸、硫化氫和元素硫的相互作用下，環(huán)烷酸的腐蝕加劇。400℃以上時環(huán)烷酸氣化完畢，腐蝕開始減小。

2 在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)原理及特點

2.1 系統(tǒng)的概述

在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)被廣泛應用于石油化工、天然氣開采、儲運、加工等行業(yè)中的傳統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術(shù)無法勝任的設(shè)備及管道區(qū)域，可監(jiān)測設(shè)備及管道介質(zhì)溫度范圍在-180～600℃之間。針對高溫、高壓、臨氫環(huán)境等危險環(huán)境和人工不易到達區(qū)域，可以提供實時連續(xù)、精準的在線監(jiān)測和腐蝕定量分析。

2.2 系統(tǒng)的組成

在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要由Permasense傳感器、網(wǎng)關(guān)、通訊轉(zhuǎn)換器、服務器，軟件系統(tǒng)組成，系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

圖1 在線式測厚監(jiān)測與診斷

2.3 系統(tǒng)的特點

（1）Permasense傳感器采用專利技術(shù)，將超聲晶片與惡劣環(huán)境分離，使波導桿與被測設(shè)備大面積接觸，保證耦合可靠性及數(shù)據(jù)準確性。（2）Permasense傳感器由高性能電池進行供電，利用無線網(wǎng)絡進行信號傳播，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，可以有效降低在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的安裝及維護費用。（3）利用非侵入式的安裝方式對-180～600℃的設(shè)備及管道進行連續(xù)測厚（一般每天采集兩次，采集頻率可設(shè)定），可測量壁厚范圍為3～50mm。（4）可以選擇安裝在設(shè)備及管道的任何部位，非侵入式安裝能夠保證設(shè)備及管道的運行安全。

2.4 系統(tǒng)的使用

（1）在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)正常運行后，在局域網(wǎng)任一電腦終端登錄一個IP地址的方式來登錄系統(tǒng)，就可以查看被監(jiān)測設(shè)備及管道的剩余壁厚、剩余壽命及腐蝕速率。（2）在打開0001#常一線泵P9出口管線彎頭的圖譜可以查看該點的測量圖譜，圖2為0001#監(jiān)測點2020年2月1日～8月1日的6個月檢測數(shù)據(jù)圖譜，通過在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)自定義腐蝕率功能可以計算出這6個月的腐蝕速率為0mm/a，說明這段時間該設(shè)備及管道工藝防腐效果較好。

圖2 0001# 常一線泵P9出口管線彎頭的監(jiān)測圖譜

3 常減壓裝置在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測點布點

3.1 常減壓裝置常見監(jiān)測點的選擇

常減壓裝置在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)監(jiān)測點主要根據(jù)常減壓裝置的腐蝕特征進行選點，優(yōu)先選擇高溫、高空、易腐蝕及不易實施人工定點測厚的部位，具體選點原則如下：

（1）初餾、常壓、減壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)：三塔揮發(fā)線直管、彎頭，注劑、注水點前后管線，塔頂空冷/換熱器進出口短節(jié)、彎頭，減壓塔頂抽真空器出口彎頭，減壓塔頂空冷器液相線，塔頂分液罐進出口管線，含硫污水泵進出口彎頭；（2）常頂循系統(tǒng)：頂循抽出彎頭，頂循泵出口彎頭，頂循回流線，頂循換熱器出口短節(jié)、彎頭；（3）常壓塔：塔頂封頭、4層以上（自上而下）塔壁、各側(cè)線抽出口短節(jié)、進料段以下塔壁及塔底封頭；（4）常壓塔側(cè)線抽出系統(tǒng)：常二線/常三線/常四線及中段回流線（尤其是抽出口第一個彎頭），高溫側(cè)線抽出泵出入口彎頭，溫度大于220℃的換熱器殼體、出入口短節(jié)及相關(guān)管線；（5）減壓塔：塔頂封頭、各段填料和集油箱所對應的塔壁、各側(cè)線抽出口短節(jié)、進料段以下塔壁及塔底封頭；（6）減壓塔側(cè)線抽出系統(tǒng)：減二線/減三線/減四線/減五線/減渣線及中段回流線（尤其是抽出口第一個彎頭），溫度大于220℃的換熱器殼體、出入口短節(jié)及相關(guān)管線；（7）初餾、常壓、減壓塔底系統(tǒng)：初餾塔底入常壓爐前泵出入口管線，常底、減底渣油線（尤其是渣油泵出入口彎頭）；（8）加熱爐系統(tǒng)：常壓、減壓爐各路出入口管線，常壓轉(zhuǎn)油線，減壓轉(zhuǎn)油線；（9）溫度大于220℃的重油段管線變徑部位，如三通、大小頭，尤其是調(diào)節(jié)閥和截斷閥前后管線；（10）管線、設(shè)備存在凝結(jié)水，易積液的部位，如減頂瓦斯線的低點。

3.2 常減壓裝置監(jiān)測點分布（圖3）

圖3 常減壓裝置在線式測厚監(jiān)測點分布

4 結(jié)語

從在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)上可以實時查看被監(jiān)測設(shè)備及管道的壁厚變化情況，通過系統(tǒng)分析判斷設(shè)備及管道的腐蝕狀況，為調(diào)整工藝防腐措施及計劃性維護維修提供依據(jù)，對常減壓裝置的設(shè)備及工藝管理人員開展防腐工作具有重要的指導意義，有效的提升了常減壓裝置的防腐管理水平。