紅外熱像技術(shù)在石化設(shè)備內(nèi)部腐蝕檢測(cè)中的應(yīng)用

李新寧，李慶紅

（北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京100000）

1 引言

石化設(shè)備的工作狀態(tài)和故障檢測(cè)是生產(chǎn)部門特別重視的問題，石化設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，利用紅外熱像技術(shù)可以大大提高檢測(cè)效率，保證儀器的使用壽命，并且紅外熱像技術(shù)具有安全性高，測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)石化設(shè)備內(nèi)部腐蝕檢測(cè)中紅外熱像技術(shù)進(jìn)行介紹。

2 紅外熱像技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 紅外熱像技術(shù)簡(jiǎn)述

紅外熱成像技術(shù)是一項(xiàng)不需要接觸就可以探測(cè)到物體紅外熱量的技術(shù)，可以將探測(cè)到的紅外熱量轉(zhuǎn)換成圖像，將探測(cè)到的物體的紅外熱量量化并可視化，以便于人們對(duì)探測(cè)地區(qū)的熱量進(jìn)行識(shí)別和分析。紅外熱成像技術(shù)基于紅外輻射測(cè)溫，并且依托紅外熱像儀等紅外設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。目前，紅外熱像技術(shù)已經(jīng)廣泛用于石化行業(yè)儀器的故障檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)中。應(yīng)用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的過程大致為：通過紅外物鏡吸收發(fā)熱器材、材料、設(shè)備等發(fā)出的紅外輻射，并且被紅外探測(cè)器所探知，紅外探測(cè)器依托處理系統(tǒng)對(duì)該輻射進(jìn)行型號(hào)的預(yù)處理，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換結(jié)束后進(jìn)行可視化，將其轉(zhuǎn)化為圖像和準(zhǔn)確數(shù)值。在具體的診斷中，紅外熱像技術(shù)能檢測(cè)的故障類型非常廣，包括零件的磨損、疲勞、形變，材料的熔斷、剝離、污染，甚至是設(shè)備的松動(dòng)、異常運(yùn)轉(zhuǎn)、堵塞、腐蝕等情況[1]。

2.2 紅外熱像技術(shù)分類及優(yōu)勢(shì)

紅外熱像技術(shù)分為被動(dòng)式紅外檢測(cè)和主動(dòng)式紅外檢測(cè)，被動(dòng)式是指在檢測(cè)過程中不會(huì)對(duì)被檢測(cè)物體加熱，主要用于檢測(cè)物體與周圍環(huán)境的溫差。一般該方式被運(yùn)用在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)行中設(shè)備的檢測(cè)。主動(dòng)式紅外檢測(cè)是指檢測(cè)過程中要對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行加熱，加熱方式分為穩(wěn)態(tài)加熱和非穩(wěn)態(tài)加熱，而加熱源可以來自目標(biāo)內(nèi)部或者外部，視情況而定[2]。

紅外成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其不接觸被檢測(cè)物體，適用檢測(cè)范圍非常廣，包括溫度很低以及溫度較高（幾千攝氏度）的物體。因?yàn)椴唤佑|，所以，檢測(cè)過程具有較高的安全性。另外，其精確度高，可以有較高的分辨度。操作過程也不復(fù)雜，并且紅外檢測(cè)的完成時(shí)間以秒計(jì)，節(jié)省了時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。

3 石化設(shè)備存在的腐蝕問題及檢測(cè)

3.1 紅外診斷石化設(shè)備的范圍及分級(jí)

如果使用紅外熱像技術(shù)檢測(cè)設(shè)備的損壞程度，那么該設(shè)備應(yīng)是與溫度相關(guān)的設(shè)備，故障也大多是熱狀態(tài)的異常，通常由內(nèi)部結(jié)構(gòu)的熱異常狀態(tài)傳導(dǎo)至設(shè)備表面導(dǎo)致溫度分布異常，即設(shè)備溫度變化是一個(gè)故障特征狀態(tài)，因此，通過檢測(cè)設(shè)備表面的溫度就可以分析出設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱額的狀態(tài)及變化，如材料的熱阻、內(nèi)壁的環(huán)境溫度、設(shè)備的結(jié)構(gòu)等。由于設(shè)備的故障等級(jí)與溫度正相關(guān)，可以對(duì)其進(jìn)行分等級(jí)處理，從70～420℃分為輕度、中下、中等、中上、較嚴(yán)重和嚴(yán)重6 個(gè)范圍。

3.2 對(duì)石化熱設(shè)備的故障檢測(cè)流程及標(biāo)準(zhǔn)

完成紅外輻射檢測(cè)、形成圖像可視化后，還需要制訂對(duì)紅外圖像進(jìn)行處理以及對(duì)故障識(shí)別、診斷、維修的方案。要根據(jù)相關(guān)紅外圖像檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行紅外圖像閾值的選取、判斷故障類別和等級(jí)。一般來說，設(shè)備內(nèi)壁70℃以下不需要經(jīng)過維修，只需定時(shí)保養(yǎng)；當(dāng)設(shè)備高于70℃且低于160℃時(shí)，設(shè)備短期內(nèi)還可以運(yùn)行，但是需要加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行溫度檢測(cè)，并描繪成圖記錄閾值；當(dāng)設(shè)備已經(jīng)有色漆脫落或者形變等情況時(shí)，表明此時(shí)儀器已經(jīng)有較為嚴(yán)重的故障，不能再使用，若檢測(cè)溫度已達(dá)到200℃以上，則需要采取大面積的維修措施。

3.3 石化設(shè)備的腐蝕問題

雖然大部分石化設(shè)備已經(jīng)形成了流程的自動(dòng)化，但是對(duì)于長(zhǎng)期密封運(yùn)作的管線、泵塔或者儲(chǔ)罐來說，內(nèi)部遭受到石化原料長(zhǎng)期的侵蝕作用，如果沒有通過儀器檢測(cè)，加之平常無法對(duì)其進(jìn)行觀察，久而久之腐蝕程度越來越嚴(yán)重，一旦外泄，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流程的崩盤，造成非常嚴(yán)重的安全事故。傳統(tǒng)的設(shè)備腐蝕檢測(cè)利用氣體或者超聲波進(jìn)行，但是液體腐蝕無法利用儀器進(jìn)行，并且人工檢測(cè)則容易發(fā)生事故，所以，利用紅外成像技術(shù)對(duì)石化設(shè)備的腐蝕程度進(jìn)行檢測(cè)，并且可以更加高效、安全。

4 石化設(shè)備內(nèi)部腐蝕檢測(cè)應(yīng)用

4.1 石化熱力設(shè)備的腐蝕類型

石化熱設(shè)備的腐蝕一般是給水系統(tǒng)或者氣相腐蝕，比如，較高硬度的水進(jìn)入熱設(shè)備內(nèi)部會(huì)在設(shè)備內(nèi)部形成水垢，在導(dǎo)熱過程中會(huì)引發(fā)爐管的過熱損壞。另外，水中含有的礦物質(zhì)量、水的溫度和pH、硫化氫及二氧化碳含量、硫酸鹽還原菌含量等都影響熱設(shè)備內(nèi)部的腐蝕情況，而水中溶解的氧氣對(duì)石化熱設(shè)備的腐蝕影響是最大的。氧腐蝕是會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部潰瘍腐蝕，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疏松的產(chǎn)物，容易形成電池引導(dǎo)亞鐵離子二次擴(kuò)散，造成惡性循環(huán)，導(dǎo)致不均勻的大面積鼓包潰瘍腐蝕。

4.2 丙烯腈廢水焚燒爐腐蝕

丙烯腈廢水焚燒爐腐蝕是液體腐蝕，具體腐蝕液體是石化流程排出的丙烯腈、氫氰酸等物質(zhì)，這類液體具有較強(qiáng)的毒性和腐蝕性，不僅會(huì)造成儀器的嚴(yán)重腐蝕，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。丙烯腈廢水焚燒爐在對(duì)丙烯腈等腐蝕性有機(jī)液體進(jìn)行燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分碳酸鈉和熔融狀態(tài)的氫氧化鈉等鹽類，也會(huì)有一部分腐蝕性氣體或液體，熔融狀態(tài)下的離子或腐蝕氣霧可能會(huì)長(zhǎng)期腐蝕耐火磚導(dǎo)致耐火磚失效或陀螺，該情況只能利用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行檢查，一般來說，耐火磚的熱腐蝕失效部位是焚燒爐直徑的變化處，其紅外圖像分層很明顯。

4.3 乙醛設(shè)備腐蝕

乙醛是比較重要的一類工業(yè)產(chǎn)物，工業(yè)上制備乙醛通常會(huì)將乙烯直接氧化，在氧化過程中利用催化劑提高氧化速度，而該催化劑采用鹽類、酸和水，比如，氯化銅和鹽酸等，其催化效果較好，為了應(yīng)對(duì)反應(yīng)過程中出現(xiàn)大量的放熱現(xiàn)象，工業(yè)生產(chǎn)中常使用2 層耐腐蝕磚塊和2 層橡膠防腐蝕磚塊加上外壁碳鋼達(dá)到減小溫度的目的，而與反應(yīng)直接接觸的耐腐蝕磚塊是腐蝕的主要對(duì)象。利用紅外熱像技術(shù)可以得到被腐蝕的乙醛設(shè)備中存在有與反應(yīng)器相連的防腐蝕磚被腐蝕而出現(xiàn)裂開的現(xiàn)象，導(dǎo)致熱量從縫隙中傳出，并且外壁也會(huì)出現(xiàn)程度不同的熱量區(qū)。一般來說，最里層的防腐蝕磚在比正常值高10℃時(shí)就應(yīng)該停止運(yùn)作并檢修。另外，導(dǎo)管也會(huì)出現(xiàn)被反應(yīng)物和催化劑腐蝕的現(xiàn)象，但其腐蝕較均勻。

4.4 順丁橡膠聚合反應(yīng)釜腐蝕

在順丁橡膠的聲場(chǎng)過程中，會(huì)存在以鎳、鋁及加氫汽油等催化劑，會(huì)對(duì)溶劑的回收系統(tǒng)造成腐蝕現(xiàn)象，而其中脫水塔回流罐是腐蝕的重要地區(qū)。因?yàn)樵谏a(chǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分溶劑含有較多水分的現(xiàn)象，紅外熱像熱氣只能對(duì)反應(yīng)釜體進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)劇烈，溫度漲幅大時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行圖像描繪并記錄閾值，要特別注意紅外圖像上的亮點(diǎn)，一般來說，需要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果中反應(yīng)釜內(nèi)壁的腐蝕程度來安排維修計(jì)劃，著重對(duì)容易腐蝕的地方進(jìn)行排查。

5 結(jié)語

紅外熱成像技術(shù)已經(jīng)在石化行業(yè)設(shè)備故障檢測(cè)方面廣泛應(yīng)用，無論是腐蝕故障還是其他故障都可以利用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的逐漸進(jìn)步和實(shí)驗(yàn)理論與數(shù)據(jù)的進(jìn)一步完善，石化設(shè)備將會(huì)延長(zhǎng)使用時(shí)間和生產(chǎn)效率，對(duì)石化行業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。