結(jié)合催化裂化裝置腐蝕回路的腐蝕檢查方法

(1.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術(shù)有限公司,遼寧 沈陽 110016; 2.中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司,北京 102500)

重油催化裂化裝置(以下稱催化)的工藝流程，是將原料油與回煉油混合并加熱至200～400 ℃,在催化劑作用下，裂化產(chǎn)生油氣，油氣進入分餾塔分餾得到汽油和柴油、油漿，催化劑進入沉降器的沉降段、汽提段去再生器再生，分餾塔頂餾出的富氣與粗汽油再去吸收穩(wěn)定及精制系統(tǒng)，產(chǎn)出汽油、液化石油氣和乙烯等產(chǎn)品[1]。先根據(jù)催化工藝流程確定腐蝕流程，然后劃分出腐蝕回路，結(jié)合歷次腐蝕檢查和測厚等情況,提前預(yù)判腐蝕回路中的隱患部位，有針對性地制定腐蝕檢查方案，最后在停工期間進行驗證性檢查。

1 腐蝕回路劃分

在不同工藝流程下生產(chǎn)時伴隨的腐蝕，為腐蝕流程。在物料介質(zhì)、工況條件和設(shè)備材質(zhì)相似的腐蝕流程段按腐蝕機理劃分出腐蝕回路[2](見表1)，制作出腐蝕回路圖(以某企業(yè)2催化裝置分餾部分為例,見圖1)，并結(jié)合腐蝕回路開展具體腐蝕檢查工作。

圖1 某企業(yè)2催化裝置分餾部分腐蝕回路

2 腐蝕回路的檢查及檢測策略

對不同的腐蝕回路設(shè)備選用不同檢測技術(shù)進行檢查，對于普通的管線用便攜測厚儀測量壁厚減薄值;在介質(zhì)沖刷、磨蝕較重的重點彎頭用超聲C掃描來檢測壁厚減薄值;對于換熱器及空冷管束，利用遠場渦流檢測管束漏點及點蝕情況;對于油漿線等無法切開確認內(nèi)部腐蝕狀態(tài)的管線，利用脈沖渦流檢測確定缺陷部位(也可以開工檢測);對含有酸性腐蝕介質(zhì)及兩相流的設(shè)備，采取垢樣分析方法對腐蝕問題進行驗證(見表1)。

表1 腐蝕回路檢測信息

3 分餾塔高溫回路主要設(shè)備檢測

3.1 高溫油漿線脈沖渦流技術(shù)檢測

脈沖渦流檢測方法是近年來發(fā)展起來的一種新的無損檢測技術(shù)，傳統(tǒng)的渦流采用正弦電流作為激勵，而脈沖渦流的激勵電流為具有一定占空比的方波，比傳統(tǒng)的渦流檢測出更多的參數(shù)，可測量出距離和厚度。工作原理見圖2。選定被檢部件某一已知厚度區(qū)域的檢測信號為參考信號，比較待測區(qū)域的檢測信號與參考信號的特征時間，在金屬管壁上產(chǎn)生電渦流，再通過接收線圈產(chǎn)生二次電磁感應(yīng)，通過激變的電信號，即可獲得待測區(qū)域與對比區(qū)域的厚度值變化(見圖3和圖4)。

圖2 脈沖渦流工作原理

某企業(yè)催化油漿線P209/3入口第1個彎頭(1號位置)，規(guī)格為φ325 mm×14.0 mm，對其自北向南進行脈沖渦流掃查，發(fā)現(xiàn)在該彎頭側(cè)壁減薄，最薄位置測厚值為10.8 mm，減薄率為23%(見圖4)。

3.2 油漿線泵出口管線彎頭C掃描檢測

超聲C掃描檢測是結(jié)合了高移動性的便攜式超聲波探傷儀與具有數(shù)據(jù)處理功能的電腦結(jié)合的檢測技術(shù)。在掃查區(qū)域的附近有兩個接收超聲的探頭，用來接收超聲定位發(fā)射探頭所產(chǎn)生的脈沖信號，兩個接收探頭之間的距離是由掃查區(qū)域的寬度決定的。某企業(yè)Ⅱ催化油漿線泵出口管線彎頭C掃描檢測(檢測面積80 mm×80 mm)，發(fā)現(xiàn)壁厚減薄，壁厚最大值為7.94 mm，壁厚最小值為 7.53 mm；減薄率達16.3%(見圖5和圖6)。這種方法較常規(guī)測厚相比，誤差更小，結(jié)果更直接、準確，可以直接幫助判斷失效件損傷程度。

圖3 檢測管線單線

圖4 脈沖渦流檢測數(shù)據(jù)

圖5 C掃描最大壁厚值

圖6 C掃描最小壁厚值

4 分餾塔頂和頂循主要設(shè)備檢測

4.1 分餾塔頂油氣線超聲測厚

超聲波測厚是采用脈沖反射超聲波的原理來檢測設(shè)備、管線腐蝕的余量。針對分餾塔頂油氣線可能形成的點蝕情況，采用密集測厚方法來檢測。某企業(yè)催化油氣線材質(zhì)為碳鋼，該管線區(qū)域1及區(qū)域3推測內(nèi)壁可能有大量點蝕坑，實測最小壁厚為1.7 mm(見表2)。根據(jù)壁厚對區(qū)域1及區(qū)域3進行局部貼板處理(見圖7和圖8)。

圖7 分餾塔頂油氣線測厚部位1區(qū)域

圖8 分餾塔頂油氣線測厚部位3區(qū)域

表2 密集測厚數(shù)據(jù) mm

續(xù)表2 mm

4.2 分餾塔頂換熱器渦流檢測

當把換熱器的管束置于交變磁場之中，由于管束的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸和缺陷等變化導(dǎo)致渦流的變化，進而判斷管束內(nèi)外缺陷、橫向裂紋、內(nèi)外部腐蝕、應(yīng)力集中、磨損和點蝕等引起的壁厚變薄。某石化公司催化分餾塔換熱器管程和殼程材質(zhì)均為碳鋼，管程介質(zhì)為循環(huán)冷卻水，殼程介質(zhì)為分餾塔頂油氣，通過渦流檢測管束，發(fā)現(xiàn)有密集點蝕坑0.2～0.5 mm(見圖9);管束測厚1.5～1.8 mm(見圖10)。

圖9 管板點蝕坑

圖10 管束密集點蝕

其渦流檢測發(fā)現(xiàn)超標缺陷，表明管束腐蝕嚴重，缺陷見圖11。

圖11 渦流檢測圖譜

5 吸收穩(wěn)定回路垢樣分析

通過能譜分析設(shè)備表面垢樣的成分及含量(見圖12)，垢樣的能譜分析結(jié)果見表3。由表3可知，垢樣主要含有C,O，F(xiàn)e和S元素，還含有一定量的Na和Mn等其他元素。

圖12 垢樣能譜圖

表3 能譜分析結(jié)果

X射線衍射對沉積物或腐蝕產(chǎn)物進行成分分析，結(jié)果見圖13。某石化公司催化凝縮油-穩(wěn)汽換熱器，管程和殼程材質(zhì)均為16MnR，管板表面輕微污垢，垢下均勻腐蝕+坑蝕(0.2～0.3 mm)，經(jīng)分析其腐蝕產(chǎn)物主要成分為FeS和Fe2O3，由此證明發(fā)生了垢下腐蝕。

圖13 X射線衍射分析結(jié)果

6 結(jié) 語

在裝置檢修前按催化裂化工藝流程、設(shè)備運行情況提前劃分出腐蝕回路，預(yù)判出腐蝕風險部位，根據(jù)腐蝕風險部位采取對應(yīng)的檢查檢測方法、制定出腐蝕檢查方案。在裝置檢修期間按已制定的腐蝕檢查方案運用先進的檢測技術(shù)對腐蝕回路內(nèi)的設(shè)備、管線進行檢測和評價。以某企業(yè)Ⅱ催化裂化裝置檢查為例，檢修期發(fā)現(xiàn)重點腐蝕問題22項并完成了腐蝕問題整改，降低了設(shè)備的腐蝕風險。在裝置開工運行期間對已檢查驗證的重要腐蝕回路繼續(xù)監(jiān)測，特別是對分餾塔頂循回路管線用在線測厚或電場矩陣技術(shù)監(jiān)測，對分餾塔油漿線定期進行脈沖渦流檢測。通過對催化裂化裝置制定科學(xué)的腐蝕回路，并結(jié)合先進檢測技術(shù)進行腐蝕檢查，為設(shè)備安全運行提供了保障。