石油煉化企業(yè)的腐蝕檢測基礎(chǔ)技術(shù)

顧晨陽（山東省安泰化工壓力容器檢驗(yàn)中心，山東濟(jì)南250014）

1 腐蝕是影響設(shè)備安全的常見隱患

近年來因腐蝕發(fā)生的事故層出不窮。

案例1：大連某石化企業(yè)的加氫裂化裝置，2008年7月建成投產(chǎn)。裝置投用后3 個(gè)月后由于市場原因停車消缺，停車后系統(tǒng)進(jìn)行了堿洗處理，然后充氮密封。六個(gè)月后再次開車，加氫反應(yīng)器出口管線，材質(zhì)為347不銹鋼，承插焊結(jié)構(gòu)，發(fā)生開裂泄漏，裝置再次緊急停車。檢查承插焊縫隙中氯離子含量10%，堿含量40%。屬于氯離子與堿共同影響的開裂腐蝕，進(jìn)行了緊急停車處理，光直接損失就高達(dá)200萬元以上。

案例2：鎮(zhèn)海某煉化股份公司煉油廠熱高分油P3327(Dg 200)管線，操作溫度為326℃，材料為304不銹鋼。1999年投用，12 年檢修時(shí)僅氮?dú)獯祾?，沒有蒸汽吹掃與中和清洗，開車后發(fā)現(xiàn)彎頭在焊縫熱影響區(qū)泄漏。檢查27個(gè)彎頭有19個(gè)泄漏。金相分析：（1）管符合標(biāo)準(zhǔn)，彎頭Cr23C6在晶界斷續(xù)性析出,說明彎頭制造固溶化不合格，材料已敏化；（2）典型的沿晶開裂，能譜分析有硫化物，無氯元素。

結(jié)論：處于停工狀態(tài)的熱高分油管線，沒有進(jìn)行中和清洗，存在連多硫酸環(huán)境；敏化的彎頭材料在焊縫熱影響區(qū)拉應(yīng)力下，造成連多硫酸應(yīng)力腐蝕穿透性開裂。這些因腐蝕造成事故觸目驚心，讓我們不得不引起重視。

2 對設(shè)備腐蝕的監(jiān)控檢測

煉油廠各裝置所用原料中均含有少量的腐蝕介質(zhì)，這些腐蝕性介質(zhì)有的比較活潑，有的比較鈍化?；顫姷目梢灾苯优c設(shè)備管線發(fā)生反應(yīng)，腐蝕設(shè)備管線。鈍化的在原油二次加工中經(jīng)過裂化、加氫等手段又變成了活潑的腐蝕性介質(zhì)，對設(shè)備管線造成危害。對化工設(shè)備材料造成腐蝕的類型眾多，包括HCl-H2S-H20 的腐蝕類型、NH4Cl+NH4HS+H2O 的腐蝕類型、RCOOH-S-H2S 的腐蝕類型、高溫S-H2S 的腐蝕類型態(tài)、H2SH2O 的腐蝕類型、RNH2(乙醇胺)-CO2-H2S-H2O 的腐蝕類型、CO2-H2S-H20 的腐蝕類型以及連多硫酸的腐蝕與硫化亞鐵的自燃機(jī)械疲勞、磨蝕、高溫氧化等。

在開、停車過程中，利用各種先進(jìn)的無損檢測儀器比如超聲波或有損檢測設(shè)備的分析方法比如掛片法，確定各種類型腐蝕情況，及時(shí)為車間管理者反饋較為詳細(xì)的各種腐蝕數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)一步采取相應(yīng)措施減緩裝備腐蝕，從而達(dá)到防止腐蝕事故發(fā)生的目的。

一般來說腐蝕監(jiān)測可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目的：

（1）確定設(shè)備材料的腐蝕類型及部位；

（2）判斷腐蝕嚴(yán)重程度，對相應(yīng)的設(shè)備和管線進(jìn)行標(biāo)記預(yù)警重點(diǎn)查看。

（3）根據(jù)各種腐蝕類型，確定下一步工藝改進(jìn)方向。

（4）根據(jù)各種腐蝕類型、腐蝕狀態(tài)，對在用壓力管道、壓力容器進(jìn)行合理評價(jià)，進(jìn)一步預(yù)測容器和管道的使用壽命。

（5）制定相應(yīng)維修計(jì)劃，減少設(shè)備管線的開口率和更換頻次。

（6）石油煉化企業(yè)可根據(jù)得到腐蝕數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，作出腐蝕預(yù)案，從而防止腐蝕事故發(fā)生。

3 煉油企業(yè)常用的腐蝕檢測技術(shù)方法

常用的腐蝕檢測技術(shù)方法有電磁測厚檢測、掛片檢測、超聲導(dǎo)波檢測、氫通量檢測等。由于每個(gè)煉油廠原料來源不一，介質(zhì)狀況千差萬別，只用某一種腐蝕監(jiān)測不能獲得全面的腐蝕數(shù)據(jù)和相應(yīng)的信息，需要采用二種或以上的方法才可能獲得較為全面的腐蝕數(shù)據(jù)和相應(yīng)的信息，才能對各裝置實(shí)際情況建立有效監(jiān)檢測系統(tǒng)，保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

（1）超聲波測厚檢測超聲波測厚檢測是一種無損檢測，是目前最普遍最廣泛最直接的設(shè)備管線的厚度檢測方法，它可以直接反應(yīng)設(shè)備管線的實(shí)際厚度值，用以判斷設(shè)備管線的使用情況。隨著儀器的更新?lián)Q代，超聲波測厚的應(yīng)用更加廣泛，普通的測厚儀測厚溫度范圍（-5～60℃），電磁測厚儀的測厚溫度范圍（-55～780℃以下）測厚精度及準(zhǔn)確性也更加可靠，即使對帶有漆皮、修層和腐蝕坑設(shè)備表面，通常不打磨也能得到較為準(zhǔn)確的測量值。如今已成為各石化行業(yè)安全運(yùn)行主要的腐蝕監(jiān)測主要手段之一。超聲波測厚可分為一般測量法、精確測量法、連續(xù)測量法、網(wǎng)格測量法。

超聲波測厚的布點(diǎn)原則可以按部位要求進(jìn)行布點(diǎn)、按工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行布點(diǎn)。具體到某一裝置和設(shè)備要按裝置設(shè)備的年限、溫度、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、介質(zhì)與流速、腐蝕類型具體布點(diǎn)，對于主要部位可以采用定點(diǎn)定人定期進(jìn)行測厚，一般部位可以采用隨機(jī)定期的動(dòng)態(tài)測厚。

（2）腐蝕掛片檢測是一種有損檢測，主要是在某一裝置設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重部位安裝在線的腐蝕掛片探針，在一段時(shí)期內(nèi)檢測該設(shè)備管線的均勻腐蝕情況，具有操作簡單，數(shù)據(jù)可靠性高等特點(diǎn)。腐蝕掛片檢測又分為在線掛片檢測和檢修掛片檢測在線掛片檢測是在裝置不停工的情況，對某一設(shè)備及管線的在線檢測，偏重于管線的檢測。根據(jù)裝置的腐蝕情況在設(shè)備及管線的易腐蝕部位進(jìn)行檢測。適用于裝置的任何部位，對溫度和壓力的適應(yīng)性強(qiáng)，對設(shè)備及管線介質(zhì)的適應(yīng)性較強(qiáng)。檢測時(shí)間比較靈活，可以是一個(gè)月，也可幾個(gè)月。

容器掛片檢測是在裝置停工時(shí)掛入，下一周期停工時(shí)取出，考察整個(gè)開工周期的腐蝕情況，可以比較真實(shí)的反應(yīng)一周期設(shè)備的腐蝕情況，主要用于容器和塔器的檢測。

原理：把與管材或設(shè)備相同材質(zhì)的金屬試片放到介質(zhì)中，通過計(jì)算試片暴露天數(shù)下的重量損失，計(jì)算均勻腐蝕速率；通過測量最深點(diǎn)蝕深度計(jì)算局部腐蝕速率。

（3）在線探針的監(jiān)測在線探針的監(jiān)測又分為電阻探針、電感探針、線性極化探針的檢測這些檢測是掛片檢測的補(bǔ)充，可以大大的縮短檢測的時(shí)間。電阻探針的反應(yīng)時(shí)間為1 小時(shí)左右，電感探針的反應(yīng)時(shí)間是10分鐘左右，線性極化探針的反應(yīng)時(shí)間幾分鐘。但應(yīng)用范圍不同，電阻探針和電感探針可以適用于任何介質(zhì)和任何溫度，線性極化探針只能用于水系介質(zhì)和低溫狀況。這些探針由于采用了線路傳輸，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測。由于檢測時(shí)間的縮短，可以瞬時(shí)檢測介質(zhì)的腐蝕情況，并且時(shí)時(shí)了解腐蝕的狀態(tài)，也可以在評價(jià)藥劑方面發(fā)揮較大的檢測任務(wù)。

（4）紅外成像檢測，紅外成像檢測是通過運(yùn)用光電技術(shù)檢測，物體熱輻射的紅外線特定波段信號(hào)，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，并可以進(jìn)一步計(jì)算出溫度值。紅外熱成像技術(shù)使人類超越了視覺障礙，由此人們可以“看到”物體表面的溫度分布狀況，預(yù)測設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，同時(shí)可以指導(dǎo)檢修，增加檢測的預(yù)知度。

技術(shù)原理：物體表面溫度如果超過絕對零度即會(huì)輻射出電磁波，隨著溫度變化，電磁波的輻射強(qiáng)度與波長分布特性也隨之改變，波長介于0.75μm 到1000μm 間的電磁波稱為"紅外線"，而人類視覺可見的"可見光"介于0.4μm 到0.75μm。其中波長為0.78～2.0μm 的部分稱為近紅外，波長為2.0～1000μm 的部分稱為熱紅外線。紅外線在地表傳送時(shí)，會(huì)受到大氣組成物質(zhì)(特別是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等)的吸收，強(qiáng)度明顯下降，僅在中波3～5μm及長波8～12μm的兩個(gè)波段有較好的穿透率(Trans?mission)，通稱大氣窗口(Atmospheric window)，大部份的紅外熱像儀就是針對這兩個(gè)波段進(jìn)行檢測，計(jì)算并顯示物體的表面溫度分布。此外，由于紅外線對極大部份的固體及液體物質(zhì)的穿透能力極差，因此紅外熱成像檢測是以測量物體表面的紅外線輻射能量為主。

（5）污水分析檢測煉油廠加工過程中會(huì)出現(xiàn)大量的含硫污水、含油污水，這些污水中含有的裝置腐蝕產(chǎn)物，通過分析污水中的這些腐蝕產(chǎn)物，預(yù)知和預(yù)測裝置及設(shè)備的腐蝕情況。水分析主要用于監(jiān)測裝置低溫部位腐蝕情況，常規(guī)分析項(xiàng)目有總鐵、Cl-、pH、S2-、氨氮等，可以根據(jù)采樣點(diǎn)以前設(shè)備管線的總體腐蝕產(chǎn)物，對總鐵含量進(jìn)行比較，來確定腐蝕情況。Cl-、S2-、氨氮的分析，可知設(shè)備中存在多少腐蝕性介質(zhì)，根據(jù)腐蝕性介質(zhì)的多少來調(diào)整工藝防腐和材料防腐的防護(hù)措施。pH值是表征污水的酸堿度，是判斷腐蝕直接的手段。

4 結(jié)語

靈活掌握各種監(jiān)測方法，利用各種先進(jìn)的檢測分析方法，確定各種類型腐蝕情況，及時(shí)為車間管理者反饋較為詳細(xì)的各種腐蝕數(shù)據(jù)和信息，對確保設(shè)備安全十分必要。綜上所述，石油企業(yè)應(yīng)根據(jù)原油品質(zhì)和工藝特性，靈活選用一種或幾種監(jiān)測的方法，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以便有效減少腐蝕事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。