脈沖渦流檢測技術在硫黃裝置中的應用

周 洋

（中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆庫車842000）

中國石化塔河煉化有限責任公司（以下簡稱塔河煉化）主要加工塔里木油田重質原油，該原油屬劣質稠油，硫含量高、粘度大、鹽含量，對煉油裝置的腐蝕非常嚴重。硫黃回收裝置屬于其下游的環保裝置，通過處理煉油過程中產生的廢氣和廢水來制備硫黃。該裝置中的含硫污水含硫酸性氣體，高含硫化氫的富溶劑均會對設備和管線造成腐蝕，此問題一直困擾著裝置的長期安穩運行［1］。

壓力容器、壓力管道腐蝕檢查是企業掌握裝置腐蝕狀況，做好下階段防腐的重要依據。塔河煉化煉油1部硫黃回收單元采用脈沖渦流壁厚精確掃查技術，加強對高溫隱蔽點及易腐蝕點的檢測，確保設備管線運行隱患及時發現、及時處理。

1 脈沖渦流檢測技術原理

通過在探頭發射線圈加載瞬間關斷的脈沖電流，則在發射線圈空間產出較強的脈沖式衰減磁場，繼而會在鋼質管壁內激勵出脈沖式的快速衰減的渦流。渦流衰減同時產生2次衰減磁場，于是在探頭的接收線圈中，會輸出1個感應衰減電壓。如果管壁沒有缺陷，則理論上2次衰減磁場在接收線圈上的感應電壓衰減特性是基本一致的；如果管壁上局部有缺陷，則會影響接收線圈感應電壓的衰減特性。主系統捕集到的2次衰減電壓，包含了金屬厚度等綜合信息。通過算法解析，可得到腐蝕缺陷的具體位置及嚴重程度，所得圖譜結果定性或半定量［2，3］。

2 脈沖渦流檢測特點

裝置設備管線常見的無損檢測技術有超聲波測厚、磁粉檢測及滲透檢測等，各種檢測手段優缺點比對見表1。

表1 六種常用無損檢測方法優缺點對比

脈沖渦流壁厚精確掃查技術屬于電磁檢測范圍，具有無需直接接觸、無需清理檢測表面、無需添加任何介質、無需放射源等特點。脈沖瞬態感應信號信息量豐富，1次掃描即可形成寬度達到200 mm的大范圍檢測，還可以達到對被測設備金屬表面、近表面、亞表面等多個深度的測量，特別對結構復雜的大型設備和機組檢測時，無需更換探頭及改變參數設置，即可實現高溫設備腐蝕點的瞬間檢測與分析，可通過數據分析了解腐蝕參數的變化情況，第1時間便可得到檢測結果。通過幾種無損檢測技術對比，脈沖渦流檢測優勢明顯，再配合上超聲波測厚儀進行精確測厚，特別適用于石油化工生產中管線和設備的檢測［4］。

3 渦流脈沖檢測在硫黃裝置中的具體應用

塔河煉化溶劑再生裝置采用中溫低壓閃蒸及常規蒸汽汽提再生工藝，其中溶劑再生塔以0.3 MPa蒸汽為熱源，將富液中的H2S蒸出，得到的貧液繼續用來循環使用脫硫，產生的H2S氣體經過脫液后進入硫黃回收單元用來生產硫黃，因而溶劑再生裝置對于整個硫黃有著重要的意義。

硫化物在溫度低于120℃，無水情況下對設備無腐蝕；但當有少量水存在時，則形成H2S-H2O型腐蝕。該裝置中再生酸性氣空冷器出口設計溫度為55℃，空冷出口會有冷凝水存在，會產生腐蝕形態為低溫H2S-H2O的均勻腐蝕，同時，塔頂空冷器E5607出口至V5602入口酸性氣管線和相關設備還存在著H2S-CO2-H2O沖刷腐蝕，裝置的長周期安全平穩運行受到了嚴峻的考驗。

4 1#裝置E5604酸性氣入口管線腐蝕穿孔事件

2019年5月29日，1#硫黃E5607出口線發現漏點，三修單位打卡子，之后用火作業包盒子處理。

2019年8月20日，1#硫黃E5604酸性氣進口線發現漏點，三修單位打注膠卡子。

由于該處管線接連發生泄漏事件，2019年11月中旬，硫黃單元先后委托洛陽技術研發中心和洛陽隆惠公司技術人員，使用常規的超聲波測厚儀，前后2次對1#再生E5607至E5604之間的酸性氣管線進行密集測厚，均未發現有明顯的腐蝕減薄部位。

2019年12月7日，班組人員巡檢發現E5604酸性氣進口線閥前直管段處腐蝕穿孔，大量的硫化氫氣體外泄，只能打膠皮卡子臨時處理。

2019年12月10日，開特級火票，將整個減薄管段包盒子處理。

2020年4月，利用1#系列裝置停工大檢修的機會把酸性氣進E5604管線全部更換材質為022Cr19Ni10流體不銹無縫鋼管，才徹底解除此重大安全隱患。

如果在前面使用脈沖渦流檢測技術大范圍檢測管線腐蝕減薄情況，再配合上超聲波測厚儀精準的點位檢測，進而找到具體的最薄腐蝕點，并給出準確數值，就可以對硫黃裝置易腐蝕部位形成真正有效的密集測厚，及時發現減薄部位，從而可以有效避免因管線腐蝕減薄穿孔可能導致的裝置非計劃停工。

為了徹底排查硫黃回收裝置設備管線的腐蝕安全隱患，確定利用脈沖渦流掃查技術對指定的重點高風險設備管線進行腐蝕狀況掃查驗證。通過2020年7月的脈沖渦流掃查，煉油一部硫黃單元共測量96處，其中有36處腐蝕減薄超過20%。其中壁厚低于4 mm（或者接近4 mm）有3處，設備V213頂封頭1處，具體見表2。

根據SH3059-2001《石油化工管道設計器材選用通則》對壓力管道最小壁厚要求［5］，結合表2中檢測結果可知，被檢測的管線相關彎頭處最小壁厚已接近石化管道標準的最小壁厚，對減薄壁厚超過30%的管線需提高檢測頻率，對最小壁厚低于4 mm更換管線或者貼板處理，保證安全生產。

表2 硫黃裝置脈沖渦流檢測結果

相較于工藝管線，V213罐本體腐蝕更為嚴重。V213罐材質為Q245R，操作溫度為40℃左右，其介質主要是空氣、烴及硫化氫、硫醇及夾帶部分堿液和水。工藝流程為：脫硫醇尾氣自V204來，經過1級分液罐V208處理后，進入2級分液罐V213，尾氣最后去往F601反應爐焚燒處理，該分液罐極少排液。此次使用渦流脈沖檢測技術對V213進行掃查，發現其罐頂封頭處腐蝕減薄嚴重，最薄的部位僅厚2.3 mm，根據測厚結果，在頂封頭（氣相部位）腐蝕最為嚴重且穿孔泄漏，檢測結果見表3。

表3 V213壁厚檢測結果/mm

測厚結果表明自頂封頭至筒體下部嚴重腐蝕減薄，其腐蝕程度自上而下逐漸減弱，此外在泄露點的上方區域腐蝕較其它方向嚴重。結合罐內介質、腐蝕形貌與特點及使用條件等綜合判斷，該罐腐蝕是綜合多種腐蝕介質作用的結果。

主要機理是水蒸氣在罐頂局部凝結形成液膜，液膜溶解氧和硫化物（H2S及硫醇），硫化物遇上氧再次氧化形成酸性氣遇到水蒸氣在容器內壁液面形成濕酸環境，在長期使用的情況下，該環境對碳鋼形成嚴重腐蝕并穿孔。

對于V213罐體的腐蝕，通過使用鈍化劑對其鈍化，開人孔后進行內檢，罐體及封頭處腐蝕嚴重，對腐蝕減薄部位進行貼板補焊。后期做設備更新計劃，對其整體更換，并將材質升級為304不銹鋼，內部覆蓋防腐涂層，降低罐體內部腐蝕。

5 結束語

脈沖渦流精確掃查采用的是電磁技術，其探頭使用靈活，適用于環境復雜的裝置檢測，還可以進行高效面掃查，可有效避免漏檢。隨著脈沖渦流檢測技術在塔河煉化的推廣應用，它必將使設備和管線腐蝕減薄無處遁形，還可以對運行裝置整體腐蝕趨勢進行分析，并提供可靠的數據支撐。