腐蝕監控技術在煉油裝置中的應用

賈松波

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101）

0 引言

隨著我國經濟高速發展，自產原油難以滿足增產的需要，綜合考慮成本經濟性，進口原油品質不高，主要是含硫高、含鹽高的低品質原油，存在腐蝕性較強的問題，對煉油裝置的安全生產提出了更高的要求，因此有必要對煉油裝置進行腐蝕監測，尋找腐蝕點及腐蝕原因，以便采取有效可靠的防腐措施，可以大大提高提升煉油裝置的安全性。

最初，腐蝕監測主要采取離線監測方法，主要有觀察法、掛片法、超聲波法、渦流法等[1-3]。但這些方法最大的問題是不能快速方便的獲取實時數據，同時也不能對煉油裝置和管道的腐蝕情況進行系統管理和分析。隨著科技的發展，在線腐蝕監控技術得到逐步發展，應用也越來越廣泛，目前已經基本可以實現腐蝕狀態的在線監控，全面系統的分析處理監控數據和信息，實時連續監控煉油裝置的腐蝕狀態。

1 腐蝕在線監控技術

1.1 腐蝕探針監控技術

1.1.1 電阻探針監控法

電阻探針監控法是通過監控電阻的變化來監控煉油裝置的腐蝕情況，通過電阻與腐蝕量的變化來計算其腐蝕速度[4]。該監控方法主要優點是適用范圍廣，主要表現在環境和材質選擇上，可以適用于任何工作環境，同時探針可以根據需要，選擇不用的材質；監控反應快、且測量準確，對于比較嚴重的和突發的腐蝕，電阻探針監控法具有良好的預防警示作用。但由于受工作介質的影響，腐蝕探針監控技術靈敏度低，測試結果存在一定的偏差。

1.1.2 線性極化探針監控法

線性極化探針監控法是通過測定瞬時腐蝕情況來反應電極表面狀況的變化情況。該監控方法主要優點是實時監控、響應速度快、可遠程監控、實時采集腐蝕數據[5]。該監控方法主要適用于導電性較差的混合介質的測量，比如工業循環冷卻水的在線監測以及其它含水介質的在線監測。

1.1.3 電感探針監控法

電感探針監控法通過監測線圈的電感和感抗來監控腐蝕情況，由于腐蝕時，探針試樣變薄時，線圈的電感和感抗也隨之變化，金屬探針的厚度變化量通過電感的變化量表現出來[6,7]。電感探針監測方法具有響應速度快、適用范圍廣，在電解質和非電解質環境中都應用，監測精度高。由于該方法可測量腐蝕速率的變化，可通過該方法定量評價防腐措施的有效性，同時工業管道中的腐蝕檢測可通過電感探針監測來調整工藝參數。

1.1.4 pH探針監控法

pH探針監控法主要是采用電位法來監測腐蝕介質pH的變化，以便了解煉油裝置腐蝕情況的變化[8]。該檢測方法操作簡單、測量準確，可實時監測腐蝕介質的pH變化。

1.2 電化學噪聲腐蝕監控技術

電化學噪聲腐蝕檢測通過記錄時域、頻域譜圖，對噪聲幅值進行分析，以此反應腐蝕速度，并可判斷腐蝕機理[9]。該監測方法是一種原位、無損檢測技術，不需要預先建立測量模型，檢測設備簡單，可以遠距離檢測。

1.3 其他監測技術

氫通量測量技術[10]主要對內表面的腐蝕情況進行監測，通過測量外表面的氫通量監測腐蝕情況。該監測方法測量方便簡單、精度高、適用于環烷酸、濕硫化氫和臨氫環境中。目前已經在許多石化公司中應用，取得了良好的應用效果。

2 煉油裝置常見的腐蝕形態及其監控技術的應用

當金屬表面被腐蝕介質侵蝕，發生化學反應而遭到破壞，就會發生金屬腐蝕，若任其發展，會嚴重影響煉油裝置的使用壽命和安全運行，嚴重時，會發生嚴重的安全事故。依據煉油裝置的腐蝕形態，可以將煉油裝置腐蝕分為均勻腐蝕、點腐蝕和應力腐蝕[11,12]。

2.1 均勻腐蝕

均勻腐蝕是最常見的腐蝕，煉油裝置或管道表面被腐蝕介質全面侵蝕。當沒有保護的煉油裝置直接暴露在含有鹽酸、硫化物、環烷酸、酸性水等腐蝕介質時，腐蝕介質長期與煉油裝置表面發生化學反應，煉油裝置表面被均勻腐蝕，進而造成煉油裝置的厚度減薄。

圖1 富氣水冷器腐蝕

鹽酸在低濃度、高濃度下都具有一定的腐蝕，常減壓蒸餾、加氫和催化重整等裝置長期在含鹽酸環境下運行，腐蝕比較嚴重。富氣水冷器由于長期與含有低鹽酸環境接觸，表面被均勻腐蝕，造成厚度減薄，如圖1所示。濕硫化氫對碳鋼設備的腐蝕比較嚴重，并且會隨溫度的升高而加劇。由于胺常用除去酸性氣中的硫化氫和二氧化碳，胺腐蝕也比較常見，在胺處理氣體裝置的設備胺腐蝕比較嚴重。

對于煉油裝置的均勻腐蝕，可以在煉油裝置多個電阻探針，以監測其厚度的長期變化，但由于電阻探針監控存在一定的偏差，可以結合電感探針，快速發現腐蝕速率增大的情況，采取有效合理的措施，防止安全事故的發生。

2.2 點腐蝕

點腐蝕也比較常見，主要是氯離子腐蝕。若煉油裝置的低溫部位，硫化氫量不多，則形成的硫化氫保護膜不是很致密，同時由于在含有氯化鎂、氯化鈣的油品中，容易水解形成鹽酸，溶于水蒸氣，在相變時會形成高濃度鹽酸，這時氯離子首先被吸附在金屬表面的某些點上，從而造成金屬表面鈍化膜的損壞。當這層鈍化膜被破壞，但又缺乏自鈍化能力時，金屬表面就會發生點腐蝕。一般情況下，點腐蝕的面積比較小，但是其深度要比腐蝕直徑大得多，且腐蝕的速率很快，嚴重時會造成煉油設備穿孔，危害性極大。換熱器沒有進行任何防腐措施，由于長期在含有氯離子的環境運行，形成點腐蝕，造成穿孔，如圖2所示，設備直接報廢。

圖2 換熱器點腐蝕圖

對于煉油裝置的點腐蝕，可以通過線性極化探針監測法監測其瞬時電位變化情況，結合電化學噪聲腐蝕監控技術，進而判斷煉油裝置的點腐蝕情況。當所在電位大于點腐蝕臨界電位時，點腐蝕將發展迅速，需要果斷采取措施，以防形成嚴重的穿孔，破壞煉油裝置。

2.3 應力腐蝕

煉油裝置運行中含有腐蝕介質，若同時還存在一定的拉力，煉油裝置中的敏感金屬或合金很容易產生特殊斷裂，稱為應力腐蝕。這種應力通常來源于外加拉力、冷加工或焊接過程中產生的殘余應力、熱應力等。對于管道中焊接處，發生應力腐蝕的情況尤為常見，如圖3所示。

圖3 應力腐蝕圖

對于煉油裝置的應力腐蝕，可以通過氫通量測量技術監測外表面的腐蝕情況來監測內表面腐蝕情況，尤其在管道焊接處、管道受外力處，可以通過結合線性極化探針監控法監測電位變化，來監測煉油裝置應力腐蝕情況。

3 結語

煉油裝置腐蝕主要有均勻腐蝕、點腐蝕和應力腐蝕，可以通過電阻探針監控法和電感探針監控法來監控煉油裝置的均勻腐蝕，通過線性極化探針監測法和電化學噪聲監控技術來監控煉油裝置的點腐蝕情況，通過氫通量測量技術和線性極化探針監控法監控煉油裝置的應力腐蝕情況，同時結合早期的觀察法、掛片法等，可實現對煉油裝置的全面監控，有效預防腐蝕的發生，減少安全事故。