腐蚀监测技术在炼化装置中的应用

腐蚀监测技术在炼化装置中的应用

王传

宁波科金工业腐蚀监测技术有限公司浙江省宁波市315040

摘要：炼化装置生产物料有毒有害、易燃易爆，一旦发生腐蚀泄漏事故，后果很严重，这对炼化企业的腐蚀监测与防护工作提出了严苛的要求。全面掌握炼化装置的工艺参数、设备状况，摸清装置腐蚀环境，明确装置设备腐蚀机理和损伤特点，把准腐蚀监测目标，选择正确腐蚀监测技术，制订科学有效的腐蚀监测方案，严谨细致的开展腐蚀监测，及时发现腐蚀泄漏隐患，对于保障炼化装置的安全生产至关重要。

关键词：腐蚀监测技术；炼化装置；应用

引言

随着常规腐蚀监测技术在炼化装置上的应用日趋广泛，腐蚀监测工作水平在持续提高，但对于导致耐均匀腐蚀能力很强的不锈钢、合金材质失效的应力开裂、点蚀等腐蚀损伤形式，目前尚无直接有效的监测技术，这就使得在炼化装置占据相当比例的不锈钢、合金材质设备的腐蚀状况没有得到有效的监测，需要防腐工作者做深入的实验研发。

1腐蚀监测的意义

腐蚀监测是一项新兴事业，意义深远。第一，使生产装置处于监控状态，例如在关键工艺管线上设置腐蚀探针进行实时监测；在易腐蚀部位布置测厚点进行定点测厚，收集大量数据，为防腐蚀做准备；第二，监测腐蚀发生和发展的过程以及腐蚀的变化，依此调配助剂优化工艺防腐蚀，以监测为基础、以防腐蚀为目标，即时响应，减缓腐蚀，延长运行周期；第三，掌握装置运行状态，具体地了解各管线、各弯管部位、大小头、阀泵进出口等部位壁厚减薄情况，发现安全隐患，依此预警和报警，进行预知维修、避免安全事故；第四、通过大量的监测，建立分析模型，定期进行腐蚀评估和腐蚀预测，使腐蚀问题处于管理之中；第五、实现自动化、智能化、科学化设备腐蚀管理，提高生产管理水平。

2炼化装置腐蚀监测技术

目前，国内各炼化企业常用的腐蚀监测技术有腐蚀介质和腐蚀产物检测、在线腐蚀探针监测、腐蚀旁路釜监测、停工腐蚀检查、定点测厚等几种，每种腐蚀监测技术均有各自适用的腐蚀环境、腐蚀状况和擅长表征的腐蚀类型，获得的腐蚀数据或腐蚀相关信息也各不相同。因此，准确了解每种腐蚀监测技术的适用条件，把握技术特点，对于获得有效的腐蚀数据，充分发挥腐蚀监测的作用，实现腐蚀监控目标，保障装置安全生产尤为重要。

2.1腐蚀介质和腐蚀产物检测技术

对装置的腐蚀环境进行取样检测分析，获得腐蚀介质的种类、含量、反应产物等相关腐蚀数据，了解掌握装置腐蚀环境的基本情况，查清腐蚀发生的化学过程，指导装置防腐方案制订或工艺防腐措施调整优化，为装置腐蚀机理研究、腐蚀损伤形式分析提供技术支持。该技术应用广泛，简便易行，可以采样后做实验室离线检测，针对特定腐蚀环境合理设置检测项目、检测频次，及时掌握装置腐蚀介质情况和变化趋势；有条件的也可以在装置上安装分析仪器做在线检测，同步获得腐蚀介质数据。该技术获得的监测数据不能直接表征装置设备的腐蚀率、腐蚀程度、腐蚀状况，但可以为装置腐蚀状况的评价和腐蚀发展趋势分析提供参考。

2.2在线腐蚀探针监测技术

在线腐蚀探针监测是探针直接安装在设备或管道中，监测金属材质在腐蚀性介质中腐蚀变化情况的方法。通过计算可以将数据转化为该种材料在这种腐蚀介质之中的腐蚀速率。近年来在线腐蚀监测探针技术发展迅速，工业应用的主要有电化学探针、电阻探针及电感探针。利用电化学技术测量腐蚀速率的方法很多，如电化学噪声技术、交流阻抗技术、线形极化法和恒电量技术等，电化学噪声技术主要用于对材料点蚀情况的腐蚀监测，该监测技术不涉及到在电极上施加电位，但是更确切地说它是一种完全被动的技术，涉及到同时采集电位和电流读数（经常以1Hz的频率或每秒钟一个读数），这就意味着EN用于检测工业介质腐蚀性的改变时有着相当快速的反应时间。因此用电化学噪声监测，在使用外加电位时没有破坏自然发生的腐蚀过程的风险。工业环境广泛应用的电化学探针基于线性极化法或弱极化法，现场测量具有快速、简单的优点，主要用于循环水系统的腐蚀监测。电极的极化是指电流通过电极时引起电极电位移动的现象，变化结果使腐蚀原电池两极之间的电位差(电动势)减小，腐蚀电流亦相应减小。但线性极化技术现场测量误差较大，为减小误差，有学者发明了弱极化法测量技术，进而采用交流阻抗与弱极化相结合的技术，以减小介质电阻产生的测量误差。电阻探针是利用探针在腐蚀介质中腐蚀后截面积减小，电阻增大的原理实现腐蚀速率测量的技术，其优点是不受介质是否为电解质的影响，缺点是受腐蚀产物及介质电阻率影响，此外，探针若发生局部腐蚀，则误差较大。电感探针的工作原理是:金属试样置于测试线圈的磁场中，对试样施加高频电流感应信号，腐蚀减薄所引起线圈内空气中磁力线长度增大，通过检测电感变化量，推算出金属试片的腐蚀减薄量。电感探针一般为管状结构，有学者为解决现场管径小于DN150管道探针安装问题，研发了片状电感探针。电感探针的优点是不受介质是否为电解质的影响、灵敏度高且实时性好，目前广泛应用于炼化企业工艺介质腐蚀监测。

2.3超声波测厚监测技术

超声波测厚采用超声波脉冲反射原理，通过探头发射超声波脉冲到达金属材料表面，超声波会在材料里传播，当到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过测量超声波在材料中传播的时间来确定被测金属材料的厚度。通常在运行装置测厚时，存在由温度引起的测量误差以及耦合剂选用不当引起的无法读数问题，难以得到精准的测量数据。为避免因温度引起的误差，有学者以温度、实际厚度、高温测量厚度三个参数之间的相互关系拟合出Q235及1Cr18Ni9Ti的高温测厚经验公式，另有学者以高温测厚过程中的校正声速与温度进行线性回归得出回归方程进行测厚，同时遴选出适合高温测厚的耦合剂。近年来，GB/T11344—2008《无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法》规定了高温材料测厚校正方法，即温度升高时，测量结果增大，试样温度每升高55℃，厚度读数增加大约1%，测量温度最高为540℃。

2.4超声导波监测技术

对管线、设备腐蚀缺陷用上述超声波方法检测需要进行逐点拆除保温，而且它只给出单点减薄或缺陷，而且那些很难接近的部位不易检测。超声导波方法是利用发射主机发出2～3种扭转波和纵波、横波，依靠捆绑在管道上的探头向管道传播，在遇到管道壁厚发生变化的位置，无论壁厚增加或减少，都会有一定比例能量被反射回到探头，依据信号频率变化情况和曲线形状来分析和确定设备或管道缺陷部位和减薄程度。一般可以检测10m，如果没有三通、弯管、焊接和支撑等可以一次测到100m长管段，所以超声导波方法可以最大限度地避免拆除保温，能照顾到难以攀爬的部位，测试效率高。超声导波检测时不需要液体进行耦合，采用机械或气压施加到探头上可以保证探头与管道表面接触，从而达到超声波良好的耦合，便于现场操作。

结束语

腐蚀介质在线分析技术日趋完善，在线分析工作站进行实时分析及数据传输，工艺冷凝水中的监测项目已能够完全实现在线分析;油品在线分析较少，目前有酸值、总硫和总氯项目，但由于油品的性质不同，只有部分实现在线分析。基于互联网技术，在线定点超声波测厚技术和在线腐蚀监测探针配置信息采集传感器，通过无线网络传播，实现腐蚀监测数据的实施监测。

参考文献

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[3]郑丽群，万泽贵，高楠，张承峰.炼化装置腐蚀监测技术应用及进展[J].石油化工腐蚀与防护.2012(02).