煉化裝置高溫設備及管道的腐蝕監測檢測技術

孟令校

（中國石油大慶煉化公司，黑龍江大慶 163411）

0 引言

煉化裝置的生產連續性強，自動化水平高，還具有高溫、高壓、易燃、易爆、易腐蝕、易中毒等特點。裝置中的高溫設備及管道一旦發生腐蝕泄漏，往往會導致裝置停產、環境污染、火災爆炸、人員傷亡等重大事故。因此，高溫設備及管道腐蝕與防護的好壞，直接影響煉化裝置的安全、穩定、長周期運行，同時也影響企業的經濟效益。如果在生產前或生產過程中進行腐蝕評估與控制，則更能有利于腐蝕控制工作。為確保這些高溫設備及管道處于安全良好的運行狀態，必須應用先進的技術對這些設備開展腐蝕監測檢測，做好這些高溫設備及管道的防腐蝕管理與維護，及時發現隱患并消除，確保裝置的安全、穩定、長周期運行。

1 腐蝕監測檢測技術

1.1 腐蝕的定義及控制技術

腐蝕是指材料與其所處環境之間發生了物理化學反應，導致材料性能的降低或被破壞，這種變化稱之為腐蝕。要做好煉化裝置高溫設備及管道的腐蝕與防護工作，就要掌握腐蝕控制的途徑和方法。腐蝕控制的途徑主要有預防和防護兩種，前者是基于使高溫設備及管道不會發生腐蝕的設計思路，而后者的目的在于使腐蝕侵蝕最小化。腐蝕控制的方法有工藝防腐和材料防腐，而腐蝕監測檢測是腐蝕控制過程中一種成熟而有效的方法，其目的是發現裝置中高溫設備及管道的早期腐蝕現象，研究分析腐蝕過程，驗證腐蝕控制方法的效果，快速、精準地判斷高溫設備及管道腐蝕程度和腐蝕動態，以及存在的腐蝕破壞風險，以便腐蝕防護人員制定出合理的防腐蝕和保證裝置可靠運行的措施。腐蝕監測檢測就是對高溫設備及管道的腐蝕速率和某些與腐蝕速率有密切關系的參數進行連續的或斷續的測量，同時根據監測檢測結果對裝置生產進行控制的一種技術。

1.2 腐蝕監測檢測方法

常用的腐蝕監測檢測方法包含兩部分：①當高溫設備及管道運行到一定時期后，檢測剩余壁厚和探測是否有發生裂紋的傾向，這主要是控制危險性和突發性的事故；②監測腐蝕介質作用于高溫設備及管道時所產生的腐蝕速率。

具體的腐蝕監測檢測方法可分為以下3 種：①利用在線監測方法，在高溫設備及管道的正常運行狀態下，實時掌握運行介質對其的腐蝕作用和腐蝕情況，如利用監測孔法觀察腐蝕現象，利用電阻探針及電感探針測量估算被測高溫設備及管道的腐蝕速率；②利用專業儀器進行無損檢測，如利用手持超聲波測厚儀進行定期定點測厚，計算高溫設備及管道檢測點腐蝕速率，評估其均勻腐蝕情況、利用射線檢測法檢查焊口情況，評估其焊接質量情況、利用紅外熱像法確定溫度超高區域，評估其腐蝕減薄情況；③進行腐蝕產物和運行介質分析。

近年來隨著科學技術的不斷進步，腐蝕監測檢測技術也在快速發展，現在的腐蝕監測檢測技術主要有在線腐蝕探針監測系統、在線pH 計監測系統、水冷器循環水泄漏監測系統、外加電流陰極保護系統、在線高溫測厚系統、管道定點定期測厚、紅外熱像監測、腐蝕介質監測與分析、腐蝕產物檢測與分析、裝置停工腐蝕調查、掛片腐蝕監測等。

2 腐蝕監測技術應用現狀

大慶煉化公司（以下簡稱“公司”）從2013 年開始引入在線腐蝕監測系統，該系統共包含19 套監測探針，其中在煉油生產一部350 萬噸/年常減壓裝置安裝11 套電感監測探針、4 套pH計監測探針，在煉油生產一部35 萬噸/年催化重整裝置安裝1套電感監測探針、3 套精密電阻監測探針（圖1）。

圖1 電感監測探針監測狀態

2.1 在線腐蝕監測電感探針技術

在線腐蝕監測電感探針技術發展于20 世紀末，也稱為磁阻探針技術，它通過測量金屬/合金敏感元件周圍線圈由于敏感元件腐蝕引起的阻抗信號變化來反映腐蝕程度，具有反饋時間短、靈敏度高、應用范圍廣等特點。

2.2 在線腐蝕監測電阻探針技術

在線腐蝕監測電阻探針技術是通過測量金屬元件在工藝介質中腐蝕時的電阻值的變化，換算金屬在工藝介質中的腐蝕速度。當金屬探針在工藝介質中遭受腐蝕時，金屬探針橫截面面積會減少，造成電阻值增加。電阻值增加與金屬損耗有直接關系，因此，通過一定的公式可以換算出金屬的腐蝕速率。電阻探針技術具有應用范圍廣，信號反饋時間短，能及時反映出高溫設備及管道的腐蝕情況的優點。

35 萬噸/年催化重整裝置電阻監測探針2013 年11 月份開始正式投入使用，對煉油一廠350 萬噸/年常減壓裝置和35萬噸/年催化重整裝置兩套裝置的重要易腐蝕高溫設備及管道進行連續有效的腐蝕狀態監測，能夠實時掌握它們的腐蝕情況，及時調整裝置的工藝防腐參數和控制裝置腐蝕發生和發展，發揮了重要作用（圖2）。

圖2 電阻監測探針監測狀態

2.3 在線定點測厚技術

在線定點測厚技術采用超聲波測厚方法，通過超聲波監測裝置在線連續不斷測量高溫設備及管道的壁厚來反映它的腐蝕減薄情況，并可以通過在線系統計算出腐蝕速率，并根據腐蝕速率的大小評估其剩余壽命。2015 年公司引進了一套在線高溫測厚監測與診斷系統，這套系統通過固定在高溫設備及管道上的超聲波監測裝置測量其壁厚數值，并通過無線信號將數據傳輸至高溫測厚系統專用服務器，在電腦終端可以實時查看測量到壁厚數值，從而掌握該高溫設備及管道的腐蝕減薄情況和腐蝕速率，及時調整腐蝕控制方案或采取防腐措施（圖3）。

圖3 在線測厚監測與診斷系統

3 腐蝕檢測技術應用現狀

3.1 高溫測厚技術

公司采用專用儀器進行無損檢測，采購了2 臺高溫測厚儀，高溫測厚儀采用電磁超聲波原理進行檢測，測量時無需涂抹耦合劑，測量溫度可高達600 ℃；可進行溫度設置補償，對粗糙和含油漆涂層的被測高溫設備及管道表面也無需打磨處理便可以直接測量；測量數值精度高，可精確到0.01 mm。利用這2 臺高溫測厚儀對全公司所有裝置運行中的高溫易腐蝕設備及管道進行定點定期測厚，及時掌握這些檢測點的腐蝕減薄情況和腐蝕速率，為裝置的腐蝕調整提供可靠的依據，及時控制腐蝕并做好防腐工作。高溫測厚儀現場測厚波形如圖4 所示。

圖4 高溫測厚儀現場測厚波形

3.2 紅外監測技術

公司引進2 臺紅外熱成像儀對所有裝置的高溫塔器、加熱爐外壁及爐管進行紅外熱成像檢測，通過對紅外熱成像圖片進行分析，可以發現高溫塔器、加熱爐外壁超溫及爐管超溫等問題，使設備超溫問題及時得到解決。利用紅外熱像儀對ARGG 反應再生器外壁進行紅外熱成像如圖5 所示。

圖5 紅外檢測熱成像圖

4 腐蝕介質監測技術

4.1 腐蝕介質監測背景

公司大量水冷器因管束發生腐蝕（點腐蝕、垢下腐蝕、微生物腐蝕、均勻腐蝕）泄漏導致工藝介質進入循環水系統，工藝介質又會引起循環水質惡化、促進微生物生長，加快水冷器的腐蝕速度，導致更大面積的泄漏，最終導致循環水全面惡化。因此，水冷器泄漏與循環水惡化形成了惡性循環，在腐蝕換熱設備的同時，降低換熱效率。傳統水冷器泄漏主要靠人工排查，費時費力，有時因泄漏發現滯后并且排查時間過長，往往會導致循環水被嚴重污染，影響正常生產，造成經濟損失。

4.2 水冷器循環水泄漏監測系統

公司在2019 年引進一套循環水泄漏監測系統，實現水冷器泄漏早期預警并及時切換處理，保障水冷器高效穩定運行。煉油生產一部一套ARGG 裝置回水總管泄漏監測狀態如圖6 所示。

圖6 回水總管泄漏監測狀態

5 腐蝕監測檢測技術總結

煉化裝置面臨原油品質劣化、生產裝置運行長期高負荷、生產裝置“四年一修”的基礎還不牢靠、檢維修管理存在薄弱環節等壓力，腐蝕問題對公司裝置的安全、穩定、長周期運行和經濟效益的影響很大。在2019 年檢修期間，公司的180 萬噸/年ARGG 裝置也安裝了在線腐蝕監測系統，利用先進的技術對易腐蝕和關鍵高溫設備及管道進行實時監測，利用先進腐蝕檢測儀器，及早掌握易腐蝕及關鍵高溫設備及管道的腐蝕程度和存在的腐蝕破壞風險，制定出安全有效的腐蝕控制方案，及時控制或減緩易腐蝕及關鍵高溫設備及管道的腐蝕，避免腐蝕停工停產事故的發生，保證煉化裝置的安全、穩定、長周期運行，使企業獲得更好的經濟效益。