基于全面檢測(cè)的工藝管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估*

王超倫

(江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院江陰分院，江蘇 江陰 214400)

腐蝕是煉油設(shè)備的主要損傷形式，隨著原油劣質(zhì)化和設(shè)備老化，設(shè)備腐蝕泄漏事故頻發(fā)[1]。工藝管道更易因腐蝕減薄而引發(fā)泄漏，造成停工損失甚至事故[2]。目前針對(duì)管道檢測(cè)和評(píng)估的研究和應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面：一方面，針對(duì)管道腐蝕開(kāi)展電磁、超聲、導(dǎo)波等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究，快速識(shí)別管道薄弱部位[3-5]；另一方面，針對(duì)管道適用性評(píng)價(jià)、檢測(cè)選點(diǎn)和壽命預(yù)測(cè)等開(kāi)展綜合評(píng)估研究，降低檢測(cè)成本[6]。但檢測(cè)方法的應(yīng)用缺乏完整性，評(píng)估過(guò)程缺少體系支持。因此，開(kāi)展基于全面腐蝕檢測(cè)的管道腐蝕狀態(tài)識(shí)別與評(píng)估的應(yīng)用研究具有重要意義。

在腐蝕檢測(cè)和腐蝕評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，建立管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估流程，針對(duì)某在役工藝管道開(kāi)展定點(diǎn)測(cè)厚和面測(cè)厚，計(jì)算管道腐蝕速率和剩余壽命，有效評(píng)估工藝管道腐蝕狀態(tài)，為后續(xù)工藝管道腐蝕管理奠定基礎(chǔ)。

1 工藝管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估流程

針對(duì)煉油工藝管道腐蝕的識(shí)別與評(píng)估，建立工藝管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估流程(見(jiàn)圖1)，具體步驟：(1)通過(guò)腐蝕機(jī)理識(shí)別，初步判斷腐蝕發(fā)生類型和部位；(2)采用定點(diǎn)測(cè)厚和面測(cè)厚相結(jié)合的檢測(cè)方法，準(zhǔn)確識(shí)別管道腐蝕重點(diǎn)部位和程度；(3)通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算腐蝕速率，評(píng)估腐蝕狀態(tài)和預(yù)測(cè)剩余壽命，制定科學(xué)的檢驗(yàn)策略。

圖1 工藝管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估流程

2 某常頂油氣揮發(fā)線腐蝕狀態(tài)評(píng)估

2.1 管道腐蝕分析

某常減壓蒸餾裝置加工量為5.0 Mt/a，投用時(shí)間為2015年10月。在近一周期原油加工過(guò)程中，原油中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為1.44%，原油酸值平均值為0.87 mgKOH/g，屬于含硫低酸原油。原油電脫鹽前、電脫鹽后氯的質(zhì)量濃度平均值分別為148.67 mg/L和1.91 mg/L。在歷年腐蝕檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)常頂油氣揮發(fā)線有明顯的減薄趨勢(shì)，為準(zhǔn)確識(shí)別管道腐蝕部位，對(duì)該管道進(jìn)行全面的腐蝕檢測(cè)和評(píng)估，該管道相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1，管道單線示意見(jiàn)圖2。

表1 常頂油氣揮發(fā)線相關(guān)參數(shù)

圖2 常頂油氣揮發(fā)線單線示意

從常頂油氣揮發(fā)線運(yùn)行環(huán)境分析，該管道易發(fā)生鹽酸腐蝕和酸性水腐蝕[7]。從腐蝕類型分析，該管道主要發(fā)生均勻腐蝕，局部易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕[8]。同時(shí)由于注水、注劑的部位和分布對(duì)管道腐蝕的影響較難準(zhǔn)確判斷，因此，需采用定點(diǎn)測(cè)厚和面測(cè)厚相結(jié)合的方法對(duì)該管道進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估其腐蝕狀態(tài)。

2.2 腐蝕檢測(cè)結(jié)果

2.2.1 定點(diǎn)測(cè)厚分析

采用超聲波測(cè)厚儀對(duì)常頂油氣揮發(fā)線進(jìn)行全面定點(diǎn)測(cè)厚，建立管道各部位選點(diǎn)抽測(cè)方案。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道存在15處明顯減薄部位(壁厚損失≥1.5 mm)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，除了常頂揮發(fā)線整體存在均勻腐蝕減薄之外，部分區(qū)域尤其是水平管段上部腐蝕減薄較為明顯，由此可見(jiàn)腐蝕減薄多發(fā)生在氣液兩相混合區(qū)域。為識(shí)別管道的明顯減薄部位，需對(duì)常頂揮發(fā)線重點(diǎn)部位開(kāi)展更全面的檢測(cè)。

表2 明顯減薄部位壁厚檢測(cè)結(jié)果

2.2.2 重點(diǎn)部位面測(cè)厚檢測(cè)

針對(duì)定點(diǎn)測(cè)厚識(shí)別的明顯減薄部位，采用Tablet-UT面測(cè)厚儀進(jìn)行檢測(cè),識(shí)別其腐蝕程度。圖3為ZG13區(qū)域面測(cè)厚結(jié)果，C掃描圖反映掃描區(qū)域厚度值，通過(guò)不同顏色表示厚度大小，A掃描圖確定掃描點(diǎn)超聲測(cè)厚檢測(cè)效果。

圖3 ZG13區(qū)域面測(cè)厚結(jié)果

采用面測(cè)厚的方法對(duì)常頂油氣揮發(fā)線重點(diǎn)部位進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)管道部位大小建立多個(gè)50 mm×50 mm的掃描區(qū)域，有效識(shí)別了各部位的腐蝕減薄程度，面測(cè)厚檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 重點(diǎn)部位面測(cè)厚檢測(cè)結(jié)果

2.3 腐蝕狀態(tài)評(píng)估

對(duì)常頂油氣揮發(fā)線進(jìn)行腐蝕狀態(tài)評(píng)估，計(jì)算管道腐蝕速率、極限壁厚和剩余壽命，評(píng)估管道適用性，推薦管道的檢測(cè)頻次。

2.3.1 腐蝕速率計(jì)算

腐蝕速率計(jì)算公式為：

(1)

式中：Vl為腐蝕速率，mm/a;T0為初始壁厚，mm;T為檢測(cè)壁厚，mm;t為服役時(shí)間,a。

2.3.2 剩余壽命計(jì)算

根據(jù)相關(guān)工藝管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)管道極限壁厚和剩余壽命進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法分別見(jiàn)式(2)和式(3)。

(2)

式中：Tl為管道極限壁厚,mm；P為設(shè)計(jì)壓力,MPa；Do為管道外徑,mm；S為材料許用應(yīng)力,MPa；E為焊縫系數(shù)；W為焊縫強(qiáng)度折減系數(shù)；y為設(shè)計(jì)因子。

(3)

式中，tl為剩余壽命，a;Vl為腐蝕速率,mm/a。

2.3.3 腐蝕狀態(tài)評(píng)估結(jié)果分析

腐蝕狀態(tài)評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 常頂油氣揮發(fā)線腐蝕評(píng)估結(jié)果

從表4可以看出，管道各部位最薄壁厚均大于管道極限壁厚，剩余壽命長(zhǎng)于下一個(gè)檢修周期，管道仍可繼續(xù)使用。建議對(duì)管道腐蝕速率大于0.5 mm/a的部位進(jìn)行監(jiān)控，提高超聲定點(diǎn)測(cè)厚檢測(cè)頻次到4次/a。

3 結(jié) 論

(1)建立了工藝管道腐蝕狀態(tài)評(píng)估流程，并針對(duì)常減壓蒸餾裝置常頂油氣揮發(fā)線開(kāi)展了檢測(cè)與評(píng)估。

(2)采用定點(diǎn)測(cè)厚和面測(cè)厚相結(jié)合的檢測(cè)方法，識(shí)別出管道明顯腐蝕減薄部位15處，其中最薄部位壁厚為8.9 mm，減薄量為5.1 mm。

(3)腐蝕評(píng)估計(jì)算得出，兩個(gè)不同管徑部位的管道極限壁厚分別為3.45 mm和2.59 mm，其最大腐蝕速率分別為1.133 mm/a和0.911 mm/a，剩余壽命分別為4.81 a和6.93 a，管道可在重點(diǎn)監(jiān)測(cè)下繼續(xù)使用，推薦檢測(cè)頻次為4次/a。