常壓塔頂揮發線電感探針腐蝕監測有效性研究

王國昇，于南南，張衛斌

(1.中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600；2.岳陽長煉機電工程技術有限公司，湖南 岳陽 414000)

某石化公司加工海南文昌原油和西江原油，這兩種原油屬于低硫低酸原油。2017年末,在原油預處理裝置原油中摻煉外購燃料油，因燃料油中硫含量超標，導致進入常壓裝置后的原料中硫含量超標3倍，發現常壓塔頂揮發線一直腐蝕速率超標。通過實時調整操作，準確監測裝置管線的腐蝕狀況，對于降低揮發線腐蝕速率就顯得尤為重要。

1 電感探針腐蝕監測狀況

某公司原料預處理常壓塔頂油氣揮發線為HCl-H2S-H2O腐蝕環境[1]，腐蝕速率控制在0.2 mm/a以下，2017至2019年平均腐蝕速率為 0.25～0.37 mm/a，超出控制指標25%～85%，特別是2018年平均腐蝕速率為0.262 9 mm/a。其中2018年5月11日至5月13日探針測得的平均腐蝕速率超過 1.0 mm/a，為歷年來腐蝕最嚴重的運行階段。目前常壓塔頂油氣揮發線采用電感腐蝕探針在線腐蝕監測，為確保監測數據的準確性，嚴密監控常壓塔頂揮發線腐蝕變化，及時增加采取措施，保證設備安全運行。

2 電感腐蝕探針可靠性

以電感腐蝕探針數據為主要研究對象，通過分析同時間段原油硫含量和酸含量變化、常壓塔頂冷凝水pH值及鐵離子含量等，來確定常壓塔頂揮發線腐蝕趨勢。通過同時間段現場人工定點測厚數據來確定腐蝕速率數值準確性，為減少人工測厚數據誤差，測量在定人、定點及儀器校正的前提下，進行采集，盡量減少人為誤差。以2018年1至6月采集數據為研究對象，進行驗證。

2.1 揮發線腐蝕探針數據分析

2018年1至6月,常壓塔頂揮發線電感探針完好，在線腐蝕監測的腐蝕速率見表1。

表1 常壓塔頂在線檢測數據

由表1可見，監測點腐蝕速率4次超過控制指標(0.2 mm/a)，檢測發現5月11日至5月13日探針測得的腐蝕速率達到1.0 mm/a以上，已是控制指標的5倍;并且5月平均腐蝕速率為 0.425 3 mm/a ，6月份平均腐蝕速率為0.457 0 mm/a，是控制指標的2倍以上。

2.2 原油性質對揮發線腐蝕的影響

2.2.1 原油性質變化

2017年末開始摻煉外購原油，硫含量是基礎油(海南文昌原油和西江原油的混合原油)的3倍。2018年1—7月加工原油硫含量、酸值、電脫鹽脫后水含量、鹽含量見圖1。酸值整體呈下降趨勢；硫質量分數整體呈上升趨勢，5月11日至5月13日硫含量有一個高峰，隨后下降；脫后水呈上升趨勢；脫后鹽含量呈下降趨勢。硫含量升高加劇揮發線腐蝕。

圖1 原油腐蝕成分分析

2.2.2 常壓塔頂冷凝水變化

2018年1至6月,對常壓塔頂冷凝水的氯離子、pH值、鐵離子、硫化物含量等進行統計分析表明，氯離子呈上升趨勢，特別是5到6月出現氯離子陡升的趨勢;pH值為7左右，基本趨于平穩，無大幅波動，但是5月10至5月16日，pH值最低4.4，最高5.1；鐵離子質量濃度在3至6月期間出現過超標，最高25 mg/L，遠超控制指標3 mg/L;硫化物含量波動較大，特別是5至6月期間與氯離子含量同步增加，初凝區凝結的水量較小，溶解大量的HCl，使得pH值較低，兩者相互作用，加劇了揮發線的腐蝕[2]。常頂冷凝水與在線腐蝕監測趨勢吻合。

碳鋼在不同溫度不同pH值鹽酸溶液中理論腐蝕速率見表2。pH值一定時，腐蝕速率隨溫度的升高而增加[3-4]。2018年1至6月原料預處理腐蝕探針監測腐蝕速率見表1。常壓塔頂操作溫度107～120 ℃，其揮發線材質為碳鋼。1至4月，pH值為6.5～7.4，理論腐蝕速率為 0.254 mm/a，考慮到常壓塔頂流體對腐蝕探針的影響，取區間平均值，計算1至4月腐蝕探針監測平均腐蝕速率0.243 5 mm/a,與碳鋼在pH值6.6～7.0，93 ℃以上腐蝕速率相當。2018年5至6月,pH值在6～6.5，理論腐蝕速率0.508 mm/a稍大于檢測探針腐蝕速率，特別是5月11至13日，pH值在4.4～5.1，理論腐蝕速率為1.778 mm/a,比檢測探針腐蝕速率更大。結果表明:兩種腐蝕速率對比,理論腐蝕速率大于探針監測速率，pH數值越低，腐蝕速率偏差越大。應盡量控制pH值在6.5～8.0，腐蝕探針腐蝕速率接近理論腐蝕速率。

表2 碳鋼理論腐蝕速率 mm/a

2.3 揮發線腐蝕探針數據準確性

人工定點統計2018年全年常壓塔頂揮發線10個關鍵位置的測厚數據(見圖2)，腐蝕輕微位置無明顯減薄，腐蝕嚴重位置減薄處腐蝕速率超過0.6 mm/a，平均腐蝕速率為0.31 mm/a，與2018年同一時間段腐蝕探針監測平均腐蝕速率基本一致(見圖3)。對比結果表明，腐蝕探針數據可反映階段性的平均腐蝕速率，因腐蝕探針為插入式，流體對探針的沖蝕等方面的影響，無法準確反映工藝管線的實時腐蝕速率。

圖2 常壓塔頂定點測厚腐蝕數據

圖3 常壓塔頂腐蝕探針腐蝕數據

3 腐蝕探針在線監測局限性

電感腐蝕探針為插入型，依靠探頭金屬的腐蝕損失量來判定常壓塔頂揮發線的實時腐蝕速率，該監測方式只對均勻腐蝕狀態監測有效，對局部腐蝕減薄無法有效監控。而人工定點測厚測量點固定，也可針對敏感位置增加測量點，局部腐蝕狀況無法有效監控，會增加腐蝕泄漏。

4 超聲波導波在線測量應用

超聲導波在線測厚可對帶保溫及涂層的直管段進行全面測量，安裝方便，操作簡單，能夠檢測出管線外表面及管線內部局部腐蝕減薄位置及減薄截面積，可彌補電感腐蝕探針無法監控局部減薄的不足[5-6]。

用超聲導波在線對常壓塔頂揮發線進行測量，查找局部腐蝕減薄位置，對腐蝕探針測量數據進行驗證，彌補腐蝕探針監測的不足。常壓塔頂揮發線超聲導波測量結果見圖4，分析結果見表3。顯示在儀器安裝點反向Q1(-1.212 7 m)位置及正向Q2(1.734 3 m)位置為問題信號，為輕微減薄，其他位置無局部明顯減薄跡象，與電感探針腐蝕監測數據基本吻合。對比結果表明：超聲導波可針對局部減薄的位置進行定位，可針對問題信號進行人工定點測厚確認，對及時發現局部減薄位置，提前做好防護有很好的指導作用，可以彌補電感腐蝕探針監測系統的不足。

圖4 超聲導波測量結果

表3 超聲導波測量分析結果

5 結 論

(1)電感腐蝕探針能及時反映常壓塔頂揮發線腐蝕狀況，能較準確反映腐蝕速率的變化，平均腐蝕速率與人工定點測厚數據計算基本一致，可作為揮發線管線階段性腐蝕狀況的參考。

(2)碳鋼在不同溫度、pH值鹽酸溶液中，理論腐蝕速率大于在線腐蝕監測實時腐蝕速率，pH值低時，兩者差值更大。因此運行期間，密切關注冷凝水pH變化，盡量控制平穩，控制pH值在 6.5～8 范圍內，在線腐蝕監測數據可較準確反映實時腐蝕狀況。

(3)電感腐蝕探針測量數據只能反映常壓塔頂揮發線均勻腐蝕速率，無法有效反映局部腐蝕明顯位置，故需要其他測量手段來彌補其不足。

(4)超聲導波測量無需拆除管線保溫層易直接進行測量，能較準確找到管線內外局部缺陷的位置，可協助電感腐蝕探針更準確監控常壓塔頂揮發線的腐蝕狀況。

(5)電感腐蝕探針使用后期需要更加嚴格的維護，避免不必要的人為及儀器產生的數據偏差。