脈沖渦流掃查技術(shù)在煉油裝置腐蝕檢測(cè)上的應(yīng)用

肖 陽(yáng)，胡 洋，田 盈

(北京安泰信科技有限公司，北京 100085)

在石油化工裝置中，很多設(shè)備管道都有保溫層，其中一部分在高溫(或超高溫)下運(yùn)行，這些設(shè)備管道的腐蝕檢測(cè)一直是現(xiàn)場(chǎng)腐蝕檢測(cè)的難題[1]。常用的設(shè)備管道檢測(cè)方法包括超聲、磁粉、渦流及目視檢查等,實(shí)施檢測(cè)需要拆除其外部保溫層或保護(hù)層，而在拆裝保溫層過程中還會(huì)破壞保溫層的完整性，增加保溫層下的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[2]。脈沖渦流掃查技術(shù)(pulsed eddy current,PEC)可以在不進(jìn)行表面處理或不拆除保溫層的情況下，對(duì)具有外覆蓋層的管線進(jìn)行腐蝕檢測(cè)，可在500 ℃的管線設(shè)備上使用，為查找設(shè)備管道的缺陷和安全隱患提供了可靠的支持。

1 脈沖渦流掃查原理

PEC掃查技術(shù)是一種由常規(guī)渦流檢測(cè)演化而來的新型電磁檢測(cè)技術(shù)，也被稱為瞬態(tài)渦流檢測(cè)技術(shù)。其基本原理是在檢測(cè)線圈中通入恒定電流或電壓，在一定時(shí)間內(nèi)，被測(cè)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，當(dāng)斷開電流或電壓輸入時(shí)，檢測(cè)線圈周圍會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)由直接從線圈中耦合出的一次電磁場(chǎng)和構(gòu)件中感應(yīng)出的渦流場(chǎng)產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)兩部分疊加而成，且后者中包含了構(gòu)件本身的厚度或缺陷等信息，采取合適的方法和檢測(cè)元件對(duì)二次電磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，分析測(cè)量信號(hào)，可得到被測(cè)構(gòu)件有關(guān)信息[3-4]。PEC掃查技術(shù)原理見圖1。

與傳統(tǒng)渦流檢測(cè)不同，PEC檢測(cè)采用方波或階躍，而不是正弦波激勵(lì)，接收元件拾取的電磁信號(hào)，通常稱之為PEC信號(hào)，是以構(gòu)件為中心的系統(tǒng)脈沖或者階躍響應(yīng)。

圖1 PEC原理示意

2 在石化裝置腐蝕檢測(cè)上的應(yīng)用

2.1 減三線及減二中泵出口線

減三線及減二中泵出口線材質(zhì)為Cr5Mo，介質(zhì)為減三線及減二中油，操作溫度為324 ℃，操作壓力為1.1 MPa，管徑為DN300，原始公稱壁厚14 mm。采用PEC技術(shù)對(duì)泵出口彎頭(見圖2)進(jìn)行環(huán)向掃查，分析圖像見圖3。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)彎頭外彎腐蝕減薄嚴(yán)重，外彎壁厚最薄，壁厚最小值為10.52 mm，內(nèi)彎最厚，壁厚最大值為14.16 mm，金屬壁厚減薄率達(dá)20.7%。

2.2 加氫裝置硫化氫汽提塔頂線

硫化氫汽提塔頂線材質(zhì)為碳鋼，介質(zhì)為汽提塔頂氣，操作溫度為100 ℃，操作壓力為0.8 MPa，管徑為DN250，原始公稱壁厚為13 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)彎頭(見圖4)進(jìn)行環(huán)向掃查，分析圖像見圖5。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，彎頭外彎腐蝕減薄嚴(yán)重，外彎壁厚最薄，壁厚最小值為9.38 mm，內(nèi)彎最厚，壁厚最大值為13.57 mm，金屬管壁厚減薄率達(dá)11.4%。

圖2 減三線及減二中泵出口線現(xiàn)場(chǎng)示意

圖3 減三線及減二中泵出口線PEC圖像

圖4 脫硫化氫汽提塔頂線現(xiàn)場(chǎng)示意

2.3 S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線

S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線材質(zhì)為A335 P11，介質(zhì)為吸附劑，操作溫度為427 ℃，操作壓力為3.9 MPa，管徑為DN80,公稱壁厚11 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)彎頭外彎(見圖6)進(jìn)行縱向掃查，分析圖像見圖7。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)彎頭外彎中間部分腐蝕減薄嚴(yán)重，壁厚最小值為9.08 mm，壁厚最大值為11.54 mm，金屬管壁厚減薄率達(dá)21.3%。

圖5 PEC分析圖像

圖6 S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線現(xiàn)場(chǎng)示意

圖7 S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線PEC圖像

2.4 火炬罐區(qū)燃料氣去火炬線

火炬罐區(qū)去火炬線物料為燃料氣,公稱壁厚6.5 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)直管段(見圖8)進(jìn)行縱向掃查，分析圖像見圖9。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)管段底部腐蝕比上部嚴(yán)重，壁厚最大值為6.34 mm，最薄點(diǎn)在直管段底部，壁厚值為4.63 mm，金屬管壁厚減薄率26.6%。

2.5 加氫裝置高壓空冷出口線

高壓空冷出口第一彎頭為碳鋼材質(zhì)，介質(zhì)為熱高分氣，操作溫度為40 ℃，操作壓力為0.5 MPa，管徑DN150，原始公稱壁厚為18 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)彎頭(見圖10)進(jìn)行環(huán)向渦流掃查，分析圖像見圖11。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，最薄部位在彎頭外彎的中上部，壁厚最大值為18.19 mm，最薄點(diǎn)壁厚為11.33 mm，金屬管壁厚減薄率達(dá)37.1%。

圖8 火炬線現(xiàn)場(chǎng)示意

圖9 去火炬線脈沖渦流分析圖像

圖10 高壓空冷出口線現(xiàn)場(chǎng)示意

2.6 溶劑再生裝置再生塔

溶劑再生裝置再生塔材質(zhì)為碳鋼，介質(zhì)為富胺液、貧胺液和H2S，操作溫度為130 ℃，操作壓力為0.2 MPa，原始公稱壁厚為14 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)塔壁(見圖12)進(jìn)行縱向渦流掃查，分析圖像見圖13。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，壁厚最大值10.66 mm，最薄部位在圖12的中上部，最薄點(diǎn)厚度為2.95 mm，金屬管壁厚減薄率達(dá)49.7%。

圖11 高壓空冷出口線PEC圖像

圖12 再生塔現(xiàn)場(chǎng)示意

圖13 再生塔PEC圖像

2.7 常減壓蒸餾裝置減頂大氣腿線

減頂大氣腿線為碳鋼材質(zhì)，介質(zhì)為燃料氣，操作溫度為50 ℃，操作壓力為常壓，管徑DN100，原始公稱壁厚為5 mm。采用PEC掃查技術(shù)對(duì)彎頭(見圖14)進(jìn)行縱向渦流掃查，分析圖像見圖15。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，壁厚最大值5.34 mm，最薄點(diǎn)壁厚為2.51 mm，金屬管壁厚減薄率達(dá)58.6%。

圖14 大氣腿燃料氣線現(xiàn)場(chǎng)示意

圖15 大氣腿燃料氣線PEC分析圖像

3 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，PEC掃查技術(shù)不僅能應(yīng)用于高溫裸管的檢測(cè)，還能用于帶保溫層管道的缺陷掃查，可實(shí)現(xiàn)管道腐蝕減薄部位的快速定位。其缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)裂紋、夾渣和氣泡等缺陷的掃查，且容易受環(huán)境電磁噪聲干擾。由于PEC技術(shù)的提離效應(yīng)會(huì)對(duì)檢測(cè)精度帶來影響，故需要采用諸如超聲波測(cè)厚、超聲波相控陣測(cè)厚等檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

PEC技術(shù)作為一種檢測(cè)技術(shù)，是腐蝕隱患排查的有效工具，下一步應(yīng)加強(qiáng)研發(fā)，提升檢測(cè)能力(包括非鐵磁體檢測(cè)、厚壁管檢測(cè)和檢測(cè)速度等)和檢測(cè)精度(包括提離效應(yīng)的消除和小缺陷的定位等)，并不斷總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，為石油化工生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供助力。