在線腐蝕監檢測器的研究與應用

盛長松，李選亭，晁君瑞，劉文亮

(中國石化集團洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

在線腐蝕監檢測器的研究與應用

盛長松，李選亭，晁君瑞，劉文亮

(中國石化集團洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

對常用的腐蝕監測方法——實驗室腐蝕試驗、現場設備掛片、電阻探針技術、超聲波測厚技術進行了比較，指出了這些技術的優點和缺點。介紹了根據設備、管道的具體結構、材質、壁厚情況而設計研制的在線腐蝕監檢測器的情況。它具有現場安裝拆卸操作方便和試樣易于掛置摘取的特點。根據需要摘取了在線腐蝕監檢測器中掛置周期為61～115 d的試樣，對試樣表面的宏觀和微觀腐蝕形貌進行了觀察分析，計算出高低溫部位不同材質掛片的腐蝕速率。在腐蝕監檢測器中安裝了探針，實現了實時在線式腐蝕監測，并對腐蝕監檢測器采用定點測厚技術檢測，獲得的全面檢測實驗數據及分析結果，對中國石油化工股份有限公司塔河分公司的設備檢修、選材以及及時調整防腐蝕措施，有一定的參考價值和指導作用。

監測方法比較 在線監檢測器 研究分析 應用

腐蝕監檢測是指導防腐蝕工作的重要手段之一，它能為防腐蝕技術的研究和工程提供科學、翔實的技術數據。腐蝕監檢測技術已在煉油裝置上得到較廣泛的應用。腐蝕監檢測技術主要包括掛片監測、在線腐蝕探針監測和超聲波測厚等。由于煉油廠工藝介質環境比較復雜，單純采用某一種腐蝕監測方法一般無法全面掌握設備管道腐蝕狀態，將多種技術整合才能對裝置的腐蝕狀況進行全面準確的監測，使有關人員了解裝置的腐蝕情況，對腐蝕發生的原因做出綜合分析，以便及時采取相應防腐蝕措施，確保裝置的安全平穩運行。

1 幾種腐蝕監測方法比較

1.1 實驗室腐蝕試驗

實驗室的動態腐蝕模擬試驗是研究各種材料耐蝕性能的方法之一。試驗從介質質量濃度、溫度、流速和腐蝕時間等方面對材料進行腐蝕性能評價，對設計選材以及實際運行中的裝置維護，都具有較重要的參考價值。但試驗環境和實際生產工況的腐蝕環境還有一定的差距，試驗結果與現場檢測結果存在一定的差異。

1.2 現場設備掛片

在設備的典型腐蝕部位掛片是腐蝕監測最經典的方法，具有操作簡單和數據可靠性高等特點。

該方法監測周期以裝置運行周期為準，通常為3 a以上。只能在檢修期間進入摘取試樣，且所測得的數據是設備在一個運行周期中的平均腐蝕速率，要了解某一階段(在工藝參數和原油性質等變化的情況下)試樣的腐蝕速率和腐蝕形貌是很困難的。

1.3 電阻探針技術

電阻探針技術是煉油廠采用較廣泛的在線監測技術，電阻探針信號反饋時間短、測量迅速，能及時反映出設備管道的腐蝕情況。但多家煉油廠的應用表明，由于受儀器測量靈敏度的限制，工藝介質腐蝕速率與測量結果有時會發生偏差［1］。另外，該技術不但受到安裝部位和開孔的限制，且一個部位只能采用一種材料制作的探針，因此，在某一個階段也只能獲得一種材料的腐蝕數據。

1.4 超聲波測厚技術

超聲波測厚監測是一種最簡單直觀反映設備管道剩余壁厚的方法，其優點是不損壞設備和管道。對主要設備及管道的均勻腐蝕和沖刷腐蝕部位進行監測，其檢測精度也比較高，測厚所獲得的大量數據經過處理后，可以定量地分析判斷設備的腐蝕狀態，進行剩余壽命評估。其評估結果可指導安全生產，并較準確合理地安排檢修。但是測厚的及時性不夠，檢測結果的準確性也受到一定條件的制約，如管壁表面平整度、管內雜質特別是蠟層的影響，另外，與選點的關系也很大［2］。再者，采用定點測厚技術無法準確地分析出材料的腐蝕規律和材料的腐蝕形貌等。

2 在線腐蝕監檢測器的研制

實驗室試驗、現場掛片、腐蝕探針技術及超聲波測厚各有優勢和不足，如果將這些技術整合在一起相互補充，在典型的設備或管道上進行實施可保證檢測的全面性和準確性。及時了解掌握設備的腐蝕狀況，探索出在工況條件下常用材料試樣的腐蝕規律，為工藝防腐蝕操作的調整、生產加工原料的優化及檢修工作的決策提供依據。為達到此目的，設計、研制和安裝有效便捷的在線腐蝕監檢測器有著重要意義。

洛陽石油化工工程公司設計、研究在線腐蝕監檢測器的宗旨是既能保證現場裝置(管道)的正常運行又能使現場安裝拆卸方便。在設計中充分考慮到腐蝕監檢測器的結構、強度及試樣架的結構和試樣布置形式等問題。腐蝕監檢測器其結構根據裝置上管道的具體結構情況而設計，材質的選擇及壁厚的確定均與裝置管道的實際情況相一致。試樣架布置應正面沖刷試樣并以不堵塞流道為原則。掛置試樣的構架間距應大于管徑，以減少前段流速的干擾。試樣之間應有確定間距，試樣架應易于隨時掛置、摘取試樣。將預先處理好的試片安裝在腐蝕監檢測器固定構架上后，將其安裝在現場裝置的主(副)線上。安裝時間不受任何限制，可以按需要隨時安排。定時采集各種鋼種試樣準確的腐蝕數據，掌握反映設定周期中的綜合腐蝕速率，簡便而直觀。數據采集周期一般定為1～6月，也可按實際情況確定。并在腐蝕監檢測器上留一個開口，安裝腐蝕探針，監測實時腐蝕速率。

3 在線腐蝕監檢測器應用情況

將按現場實際情況研制的不同結構的腐蝕檢測器，安裝在中國石油化工股份有限公司塔河分公司(以下簡稱塔河分公司)的瀝青裝置常壓塔頂油氣原油換熱管道、延遲焦化裝置的常壓塔底油去焦化分餾塔管道和重蠟油內回流從P1109返回焦化分餾塔的管道3個部位上。進行幾種常用材質的掛片試驗，采用試樣腐蝕前后的質量變化來計算腐蝕速率，分析腐蝕產物和腐蝕形貌，探索這些材料的腐蝕規律。在每個檢測器上布置一個腐蝕探針，實現實時在線腐蝕監測，按設置好的時間間隔定時采集腐蝕數據，及時了解掌握設備管道的腐蝕狀況。現場掛片試驗分以下幾個階段進行:第1階段的掛片時間為2005年10月至12月;第2階段的掛片時間為2006年1月至5月。將取出試片進行表面處理及分析，所獲得的試驗數據及分析結果對塔河分公司的設備檢修及選材有一定的參考價值和指導作用。腐蝕掛片試驗結果及分析如下:

(1)常頂油氣原油換熱管道監檢測器腐蝕掛片分析見表1。

表1 監檢測器掛片腐蝕情況

由表1可以看出各種材料耐蝕性的差別。從EDAX-falcon能譜分析儀對各試樣表面元素的分析結果可以看出，第1和2階段的各試樣表面均有S和Cl存在，S和Cl的質量分數平均分別為6.1975%和0.392 5%。除此之外，試樣表面還存在不同含量的鈣、鎂、鈉和鎳元素。其原因可能是原油中的鹽未脫除徹底所致。第2階段試樣表面S和Cl的質量分數分別平均為0.105%和0.142 5%，要比第1次少很多，試樣的腐蝕速率也大大降低，可能是相應的工藝防腐蝕措施優化穩定的結果。

(2)常壓塔底油去焦化分餾塔管道監檢測器腐蝕掛片分析見表2。

表2 分餾塔管道監檢測器掛片腐蝕速率

由表2可以看出各種材料耐蝕性差別。從對第1和第2階段掛片的能譜分析結果可以看出，316L鋼、18－8鋼、滲鋁鋼和碳鋼表面均有硫和氯元素存在。第1階段S和Cl的質量分數平均分別為0.74%和0.4375%。18－8鋼發生了點蝕現象，可能是渣油中含有一定的氯化物所致。第2階段試樣表面S和Cl的質量分數分別為0.1925%和0.1175%。試樣表面的S和Cl質量分數比第1次顯著減少，但Cr5Mo鋼發生了點蝕。

(3)重蠟油返回焦化分餾塔管道監檢測器腐蝕掛片分析見表3。

表3 監檢測器掛片腐蝕情況

由表3可以看出各種材料耐蝕性差別。從兩次掛片的能譜分析結果表明，試樣表面均有S和Cl存在，第 1階段 S和 Cl質量分數平均為0.565%和0.797 5%。第2階段S和Cl質量分數平均為0.15%和0.175%。試樣表面S和Cl質量分數顯著減少，腐蝕速率較第1次降低了50%左右。

4 探針監測數據分析

在瀝青裝置常頂油氣原油換熱管道監檢測器上部安裝了在線低溫電阻探針1支，在延遲焦化裝置常壓塔底油去焦化分餾塔管道和重蠟油返回焦化分餾塔的管道監檢測器側面，各安裝了在線高溫電阻探針1支(于2005年9月安裝調試完成)，現場采集數據實時發送到控制室，安裝位置及電阻探針數據見表4，表5。

表4 安裝探針位置及工況

表5 電阻探針數據分析表

在常壓塔頂油氣原油換熱管道監檢測器安裝的1號探針，曲線總的趨勢平穩，工作正常。從2006年6月2日起曲線趨于平穩，6月腐蝕損耗1.2 μm，平均腐蝕速率為0.027 mm/a。該部位腐蝕輕微。

在常壓塔底油去焦化分餾塔管道監檢測器安裝的2號探針，階段性腐蝕損耗5.1 μm，平均腐蝕速率為0.056 mm/a。該部位的腐蝕比較嚴重，需密切關注該部位腐蝕情況。建議增加測厚的點位和測試頻率。

重蠟油返回焦化分餾塔檢測器安裝的3號探針，曲線總的趨勢平穩，腐蝕損耗3.8 μm，平均腐蝕速率為0.008 mm/a，腐蝕非常輕微。但與腐蝕掛片的腐蝕速率有較大誤差，可能是在運行過程中出故障造成的。

5 結論

在線腐蝕監檢測器通過工業應用表明，其結構合理，試樣可隨時掛置、摘取，現場安裝拆卸方便。按設置好的時間定時采集腐蝕數據，可總結出高低溫部位不同材質掛片的腐蝕速率及規律，觀察分析試樣表面的宏觀和微觀腐蝕形貌。在腐蝕監檢測器中安裝探針實現實時在線式腐蝕監測，并對腐蝕監檢測器采用定點測厚技術檢測，得到了更全面的檢測效果。通過對各監測數據的綜合分析，評價設備的腐蝕現狀，使有關人員及時調整防腐蝕措施，采取合理有效的手段控制設備腐蝕。而對發現的一些新的腐蝕現象(如高溫部位的點蝕問題)，可與科研院所合作研究探討其腐蝕機理。

在線腐蝕監檢測器在塔河分公司的成功應用，可以為國內其他石油化工企業煉油裝置的腐蝕監測提供借鑒。

［1］劉忠友.腐蝕監檢測技術在煉油裝置中的應用［J］.石油化工腐蝕與防護，2009，26(增刊):146.

［2］郭雷.腐蝕監檢測技術在煉油裝置的應用［J］.全面腐蝕控制，2008，22(5):10.

Research and Development of On－line Corrosion Detector and Application

Sheng Changsong，Li Xuanting，Chao Junrui，Liu Wenliang
Luoyang Petrochemical Engineering Corporation(Luoyang，Henan 471003)

The common corrosion detection methods such as laboratory corrosion testing，site coupon testing，electric resistance probe analysis and ultrasonic pachometer testing are compared and their respective advantages and disadvantages are discussed.The research and development of on－line corrosion detectors based upon the specific structure，metallurgy and wall thickness of equipment and pipelines are described.The detectors are easy in installation，operation and removal.The coupons which were installed in the on－line corrosion detector for 61～115 days have been removed，the micro and macro corrosion forms of the coupons were analyzed and the corrosion rate of coupons of different metallurgy at high－temperature and low－temperature locations were summarized.In addition，the installation of probe in the corrosion detector has realized the real－time on －line corrosion monitoring.With the help of pachometer testing at the determined points，complete valuable data have been produced and analyzed，which provide a good basis and reference for equipment maintenance，material selection and selection of effective corrosion protection measures，etc.

comparison of detection techniques，on － line detector，research and analysis，application

TE973.6

A

1007－015X(2011)03－0008－04

2011－02－ 09;

2011－03－15。

盛長松，高級工程師，畢業于撫順石油學院煉油化工機械專業，一直從事石油化工設備的腐蝕與防護研究和開發工作。E－mail:shengcs.lpec@sinopec.com