在線腐蝕監測技術在石化行業中的應用

楊曉惠，饒霽陽，王燕楠

(西南石油大學機電工程學院，四川成都 610500)

在線腐蝕監測技術在石化行業中的應用

楊曉惠，饒霽陽，王燕楠

(西南石油大學機電工程學院，四川成都 610500)

在線腐蝕監測是近年來快速發展起來的一門新興技術，它以其連續、實時的腐蝕數據監測逐漸成為現代監測技術的主要發展方向。該文介紹了在線電化學監測、在線電阻探針監測、在線電感探針監測以及在線pH值監測等多種在線腐蝕監測技術的原理、特點以及在石化行業中的應用情況，并進行了其主要的性能特點的比較。同時對集多種在線腐蝕監測技術于一體的腐蝕在線監測系統進行了介紹。最后，針對現有在線腐蝕監測技術所存在的問題提出了一些建議，并對未來的腐蝕在線監測工作進行了展望。

在線 腐蝕監測 應用 發展

腐蝕在線監測已經廣泛應用于煉油、油氣采輸、電力、化工、醫藥等多種工業領域，它主要是基于工藝防腐蝕的目的，包括腐蝕速率監測、介質腐蝕性檢測、流程段的腐蝕趨勢、藥劑效果監測和評定等，能夠提供連續、實時的腐蝕監測數據，因而成為現代監測技術的主要發展方向。

1 在線腐蝕監測技術

1.1 在線電化學監測技術

電化學測試技術是一種“原位”(in situ)測量技術，測定的都是瞬時的腐蝕信息，并能跟蹤金屬電極表面狀況的變化，具有響應速度快、實時采集數據、數據遠程傳輸、探針帶壓拆裝等特點，適用于一般電解質介質的測量［1］。

中國石油化工股份有限公司中原油田分公司(以下簡稱中原油田分公司)通過對國內、外一些生產浸入式快速腐蝕監測設備的研究對比，選擇了中國科學院金屬研究所生產的CMB-1510B便攜式智能腐蝕速度測量儀(以下簡稱CMB-1510B)。為滿足現場快速腐蝕監測的需要，在不改變原設備性能的基礎上，對電極探頭部分進行改進，利用已建監測點的掛片裝置進行在線監測。CMB-1510B成功運用于油田水系統腐蝕監測，為中原油田分公司生產系統腐蝕監測又提供了一種快速檢測、評價手段［2］。

中國石油大慶煉化分公司采用SmartCET電化學在線實時監測技術對常減壓裝置塔頂腐蝕情況進行監測。該系統能夠進行點蝕系數以及其它局部腐蝕參數的測量，利用腐蝕速率、點蝕系數、腐蝕統計數據等參數進行實時、在線的腐蝕診斷，實現對腐蝕的較為全面監測［3］。

1.2 在線電阻探針監測技術

在線電阻探針監測技術是通過測量電阻變化值與金屬腐蝕量的關系，換算出金屬的腐蝕速率，適用于各種介質，測量周期為幾天。高溫電阻探針可在0～540℃ 及0～2 MPa的條件下工作，這使得常減壓整個工藝流程的腐蝕在線監測成為可能。該方法適用于檢測設備的全面腐蝕情況，但由于靈敏度不夠高而不能及時跟蹤記錄腐蝕速度的瞬時變化。

由中國科學院金屬研究所和中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司煉油廠(以下簡稱上海高橋分公司煉油廠)共同研制開發的煉油裝置高溫部位在線式RPM-1511電阻探針腐蝕監測系統，近年來在上海高橋分公司煉油廠、中國石化鎮海煉油化工股份有限公司(以下簡稱鎮海煉化股份公司)、中國石油錦州石化分公司和中國石化集團茂名石油化工公司等企業的常減壓蒸餾裝置上得到成功應用。

該系統采用各種高低溫電阻探針，換熱管束用超長電阻探針，能實時采集現場腐蝕數據，并遠程傳送到控制室，經計算機處理后將處理意見及時反饋到相關部門，有效地減少了腐蝕損失［4］。

1.3 在線電感探針監測技術

在線電感探針監測技術是通過測量金屬試樣腐蝕減薄所引起的磁通量的變化來直接測得金屬試樣的腐蝕深度，從而計算金屬腐蝕速率，適用于各種不同的介質，不受介質導電率的影響。電感探針能夠在幾分鐘到幾小時內測量出金屬的腐蝕速率，并對其變化做出快速反應，比其它金屬損耗測量方法快50到100倍。因而該技術可以測量到常規技術無法測量的腐蝕速率的短期變化。但無法解決點蝕等局部腐蝕的監測問題［5］。

目前，國內常用的在線電感探針監測技術主要有:中國科學院金屬研究所開發的DG-5300在線電感探針系統和美國RCS公司研制的Microcor快速高分辨率磁感應腐蝕監測系統(簡稱Microcor系統)［6］。

其中，Microcor系統已經在鎮海煉化股份公司三套常減壓、蠟油催化裂化、加氫裂化和循環水場等裝置上成功應用，應用現場實時腐蝕監測數據來指導裝置原油加工、工藝防腐蝕和研究腐蝕規律，達到腐蝕監測到腐蝕監控的目的。

陜京輸氣管道系統沿線6座站場均采用Microcor系統，對天然氣管道內壁的腐蝕與磨蝕速率值、金屬損失量進行在線監測，其監測結果與間接檢測分析結論一致［7］。

1.4 在線pH值監測技術

介質的腐蝕特性可通過其理化參數來表征，其中pH值的高低是直接影響腐蝕結果的最主要因素之一。在線pH值監測技術是利用對H+敏感的離子選擇電極來進行介質的測量，并通過pH值采集器將其測量信號遠程傳遞到監控室的操作終端上，通過調試、驗證和補償，獲得pH值。

pH值在線監測技術可與PLC自控裝置組成塔頂注劑自動控制系統。中國石油遼河石化分公司和獨山子石化分公司分別利用該系統來進行蒸餾裝置常壓塔頂的在線腐蝕監測。應用情況表明常壓塔頂冷凝水的pH值可以有效地控制在設定值附近，有利于常壓塔頂系統的工藝防腐蝕［8-9］。

隨著國內監測技術的飛速發展，各種在線式監測技術層出不窮。但是，每一種方法都有它的優越性和局限性(見表1)，因此要想達到準確的測量和良好的控制不是一種方法可以解決的，需要多種技術的整合以形成一個完整的腐蝕在線監測系統才能達到。

表1 各種在線監測技術對比

2 在線腐蝕監測系統

在線腐蝕監測系統是集在線監測、定點測厚、介質取樣分析、數據的分析與管理于一體的綜合管理系統。它不僅將不同的監測手段融為一體，可在單一模式下進行特定監測手段數據的測量收集和分析，并能提供各種監測手段的綜合分析模塊，進而進行設備腐蝕狀況的評估。

中國科學院金屬研究所研制開發的CR-1000在線腐蝕監測系統已經在國內多家煉油化工企業應用，正逐漸得到大家的認可。該系統具有監測點固定，采樣分析周期短，監測數據與時間對應準確度高，以及數據共享等優點。

中國石油西南油氣田分公司自行開發了一種能夠用電阻探針、線性極化探針和氫探針等多種方法監測的CMA-1000型在線腐蝕監測系統有效地提高了管道內腐蝕控制管理水平［10］。此外，還有基于Web技術的煉油廠蒸餾塔腐蝕在線監測系統［11］。

3 在線腐蝕監測技術的發展方向

(1)進一步完善腐蝕在線監測技術，提高各種腐蝕監測儀器的精度和靈敏度，提高探針的使用壽命。

(2)將介質參數的間接監測與腐蝕速率的直接監測相結合，大力開展在線化學分析技術諸如:在線測定Cl-，Fe2+以及H2S含量等的研究。

(3)在建立統一完備的腐蝕數據庫的同時，重點進行腐蝕數據的統計分析。

(4)大力開展以腐蝕數據為參考點的自動腐蝕控制技術的研究。

［1］李明哲.煉油廠防腐蝕在線監測系統的研究與應用［D］.大連:大連理工大學，2009.

［2］湯天遴，高亞楠，石偉，等.腐蝕監測技術在中原油田的應用［J］.腐蝕科學與防護技術，2003，15(1):47-49.

［3］于濤.電化學腐蝕監測技術現場應用［J］.設備管理與維修，2009(10):42-45.

［4］鄭立群.石油化工工業腐蝕監測技術的最新發展［J］.石油化工腐蝕與防護，2005，22(1):11-15.

［5］嚴偉麗.腐蝕監測技術在鎮海煉化分公司中的應用［J］.石油化工腐蝕與防護，2009，26(增刊):148-151.

［6］Evgin，Tiefnig.Method and apparatus for determining corrosivity of fluids on metallic materials:US，5583426［P］.1996-12-10.

［7］劉剛，董紹華，付立武.Microcor內腐蝕監測在陜京輸氣管道中的應用［J］.油氣儲運，2008，27(1):41-43.

［8］鄭立群，楊永寬，黃錦繡.蒸餾塔頂注氨及pH值自動控制系統的研制［J］.石油化工腐蝕與防護，2009，26(4):34-36.

［9］馬紅杰，黃新泉，李慶梅.蒸餾裝置常頂系統腐蝕在線監測［J］.石油化工設備，2009，38(2):88-91.

［10］劉熠，陳學峰.輸氣管道內腐蝕控制新技術［J］.焊管，2007，30(1):50-53.

［11］鄭秀紅.煉油廠蒸餾塔腐蝕在線監測系統的設計與實現［J］.佳木斯大學學報(自然科學版)，2005，23(1):45-49.

Application and Development of On-line Corrosion Monitoring Techniques in Petrochemical Industry

Yang Xiao-hui，RAO Ji-yang，Wang Yan-nan
Mechanical and Electrical Engineering Institute of Southwest Petroleum University(Chengdu，Sichuan 610500)

The on-line corrosion monitor is a rising technology with a rapid development in recent years.It has become the main monitoring technology because of its continuous real-time corrosion monitoring.The principles and features of a number of on-line corrosion monitoring technologies such as online electro-chemical monitoring，online induction probe monitoring and online electric resistance probe monitoring and online pH value monitoring and their applications in petrochemical industry are introduced.Their main performances and features are compared.Recommendations for the solution of existing problems in online corrosion monitoring technologies are presented and future online corrosion monitoring development is prospected.

online，corrosion monitoring，application，development

TE980.5

A

1007-015X(2011)03-0040-03

2010-10- 08;

2011-02-22。

楊曉惠(1982-)，碩士，助教，2008年畢業于中國石油大學(華東)化工過程機械專業，現在西南石油大學機電工程學院從事石油礦場機械的教學與科研工作。E-mail:yxhyxh8245@163.com