煉油廠腐蝕的保運技術(shù)與腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)

于鳳昌

(中國石化集團洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

煉油廠腐蝕的保運技術(shù)與腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)

于鳳昌

(中國石化集團洛陽石油化工工程公司，河南洛陽 471003)

煉油廠腐蝕保運是一項系統(tǒng)工程，只有采取主動防腐蝕的思想，依據(jù)腐蝕保運的工作方法，根據(jù)煉油裝置的實際運行狀況，對各種防腐蝕措施動態(tài)調(diào)整，才能取得好的效果。煉油廠腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)煉油廠腐蝕保運的工作平臺與工具。采用該系統(tǒng)進行腐蝕管理，結(jié)合煉油裝置實際運行狀況及日常腐蝕監(jiān)測對設備、管道等進行腐蝕評估，分析預測腐蝕發(fā)生破壞的概率，主動地采取相應的防護措施，控制風險因素，降低腐蝕破壞的概率，從而達到保障煉油裝置安全運行的目的。

腐蝕 保運 腐蝕管理 監(jiān)檢測 腐蝕評估 風險

煉油廠腐蝕保運技術(shù)是根據(jù)主動防腐蝕的觀念開發(fā)的腐蝕控制技術(shù)，其核心是依據(jù)煉油廠日常的腐蝕監(jiān)測，結(jié)合煉油裝置的生產(chǎn)工藝、原料性質(zhì)以及歷史加工記錄等與腐蝕相關(guān)的數(shù)據(jù)，對煉油廠設備和管道等做出腐蝕評估，發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患，分析預測設備、管道的失效概率，積極主動地采取防護措施，控制風險因素，降低腐蝕破壞的可能性，從而保障煉油裝置的安全運行。

為實現(xiàn)上述防腐蝕思想，煉油廠腐蝕保運技術(shù)在研究過程中開發(fā)了一套工作方法以及實現(xiàn)該工作方法的軟件平臺——煉油廠腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。

1 腐蝕保運技術(shù)工作方法

由于煉油廠安全運行涉及眾多方面，為了系統(tǒng)地實現(xiàn)煉油廠腐蝕保運的思想，達到保障煉油裝置安全運行的目標，開發(fā)了煉油廠腐蝕保運技術(shù)的工作方法，其工作流程示意圖見圖1。

圖1表明，煉油廠腐蝕保運的過程實際是一個動態(tài)過程，其具體步驟分解如下:

(1)原料性質(zhì)分析，獲得原料性質(zhì);

(2)根據(jù)原料性質(zhì)進行腐蝕預測;

(3)由腐蝕預測結(jié)果，結(jié)合設備、管道的基本信息，根據(jù)加工工藝流程繪制防腐蝕工作流程圖;

(4)依據(jù)防腐蝕工作流程圖、加工歷史數(shù)據(jù)等制定工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案;

(5)根據(jù)工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案進行實施;

(6)根據(jù)腐蝕監(jiān)檢測結(jié)果，評估工藝防腐蝕效果，實時調(diào)整工藝防腐蝕措施;根據(jù)腐蝕監(jiān)檢測結(jié)果，完善防腐蝕工作流程，根據(jù)新的防腐蝕工作流程開始一個新循環(huán);

(7)根據(jù)腐蝕監(jiān)檢測結(jié)果、歷史數(shù)據(jù)、原料性質(zhì)等對設備管道進行腐蝕狀態(tài)分析;

(8)如果腐蝕狀態(tài)分析結(jié)果正常，再實施工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案;

(9)如果腐蝕狀態(tài)分析結(jié)果超出預期，應調(diào)整工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案，開始另一個循環(huán);

(10)如果腐蝕風險超過規(guī)定值，應考慮實施檢維修;

(11)依據(jù)檢維修結(jié)果完善防腐蝕工作流程，開始新循環(huán);如果設備、管道腐蝕嚴重，進行設備、管道的更換，修改設備、管道基礎信息，開始一個新循環(huán);

(12)如果腐蝕速率超過規(guī)定值，應考慮設備、管道材質(zhì)升級，設備、管道材質(zhì)升級，修改設備、管道基礎信息，開始一個新循環(huán)。

上述過程表明:腐蝕保運過程就是根據(jù)實際情況變化動態(tài)調(diào)整與完善的過程，只有這樣不斷的調(diào)整與完善，才能保證煉油廠的安全穩(wěn)定運行。

2 防腐蝕工作流程

防腐蝕工作流程是根據(jù)加工工藝流程、結(jié)合原料性質(zhì)、設備管道用材等對加工過程中的腐蝕類型及其嚴重程度的定性描述，并把描述結(jié)果繪制在PFD圖上。蒸餾裝置的防腐蝕工作流程示意圖見圖2。

依據(jù)防腐蝕工作流程圖，可以從系統(tǒng)層面了解腐蝕及其發(fā)生的概率，腐蝕性物質(zhì)的分布與轉(zhuǎn)換，從而可以在全局高度考慮工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測的方案，避免發(fā)生遺漏與重復等各種問題，提高工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測的效率。

3 工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測

工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測是煉油廠腐蝕保運的核心，是發(fā)現(xiàn)腐蝕問題與解決腐蝕問題的工具與手段，是進一步腐蝕狀態(tài)分析的數(shù)據(jù)來源。

3.1 工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案制定

根據(jù)煉油廠的具體情況，制定工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案是煉油廠腐蝕保運的基本任務，是做好煉油廠腐蝕保運的基石。

制定工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案應依據(jù)防腐蝕工作流程圖，同時兼顧歷史加工數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)層面分析腐蝕及其特點，確定各種腐蝕的監(jiān)測方式與防護措施。

(1)方案制定應注意的事項:

a.多種檢測方式相結(jié)合原則:如化學分析、定點測厚、腐蝕掛片、氫同量檢測、腐蝕探針、紅外熱測試、不定期巡檢、定期探傷等，不依賴特定方式;

b.長期監(jiān)測與短期監(jiān)測相結(jié)合原則:如腐蝕掛片(長期)具有較高的置信度，可用于腐蝕分析。短期(實時)監(jiān)測方式具有反應快的優(yōu)點，可用于評估防腐蝕效果;

c.化學分析和物理監(jiān)測相結(jié)合原則:化學分析數(shù)據(jù)不但可以反應腐蝕的實時狀態(tài)，而且經(jīng)過長期的數(shù)據(jù)積累可以與腐蝕速率關(guān)聯(lián)，用于評估腐蝕狀態(tài);

d.檢測部位應在系統(tǒng)層面結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定;

e.監(jiān)測方式的選擇應根據(jù)腐蝕的特點，結(jié)合現(xiàn)場情況確定;

f.對于直接伸入腐蝕介質(zhì)的在線監(jiān)測方式(如電阻式腐蝕探針，電化學測試探針等)，要考慮溫度和壓力的影響，如各種加氫裝置，盡可能不采用這些方式進行腐蝕監(jiān)測;

g.工藝防腐蝕措施實施效果評估原則:針對工藝防腐蝕類型，安排相應檢測方式對防腐蝕效果進行評估，以便及時調(diào)整工藝防腐蝕措施，避免發(fā)生嚴重腐蝕;

(2)工藝防腐蝕方案制定應注意的事項:

a.工藝防腐蝕包括生產(chǎn)工藝調(diào)整(如原料油調(diào)配、相應工藝參數(shù)的調(diào)整)、藥劑注入(如一脫三注)等;

b.工藝防腐蝕應考慮其經(jīng)濟性，即應對比采用工藝防腐蝕措施和材料合理升級的經(jīng)濟性;

c.工藝防腐蝕必須有針對性;

d.工藝防腐蝕方式的選擇應充分考慮工藝參數(shù)調(diào)整的可能性以及加注藥劑對生產(chǎn)工藝方面的影響;

e.必須能夠安排對工藝防腐蝕效果進行必要評估的監(jiān)檢測。

3.2 工藝防腐蝕與腐蝕監(jiān)檢測方案實施

(1)工藝防腐蝕方案的實施

工藝防腐蝕方案的實施過程應根據(jù)實際工況的變化，不斷調(diào)整，確保工藝防腐蝕措施的效果:

a.工藝防腐蝕方案應根據(jù)加工原料的變化進行調(diào)整;

b.工藝防腐蝕方案應根據(jù)腐蝕監(jiān)測結(jié)果進行調(diào)整;

c.工藝防腐蝕的具體實施應根據(jù)防腐蝕效果評估進行調(diào)整;

d.工藝防腐蝕的實施記錄應錄入數(shù)據(jù)庫，指導優(yōu)化工藝防腐蝕操作。

(2)腐蝕檢測方案的實施

腐蝕監(jiān)檢測方案的實施過程應根據(jù)實際工況的變化，不斷調(diào)整，確保腐蝕監(jiān)測的效果能夠反映設備、管道的實際狀況:

a.腐蝕監(jiān)測是保障煉油廠設備、管線安全運行的重要方面，其結(jié)果也是腐蝕狀態(tài)分析的基礎;

b.腐蝕監(jiān)測方案應根據(jù)原料的性質(zhì)變化進行調(diào)整;

c.腐蝕監(jiān)測方案應根據(jù)工藝防腐蝕的變化進行調(diào)整;

d.腐蝕監(jiān)測方案的實施應考慮經(jīng)濟因素，檢測頻率或項目應根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整，保證監(jiān)測方案的經(jīng)濟性(性價比)。

e.監(jiān)測結(jié)果的收集與整理，錄入數(shù)據(jù)庫進行分析，及時發(fā)現(xiàn)異常波動。

4 腐蝕保運工作平臺及其應用

腐蝕保運應根據(jù)煉油廠的設備、管道實際用材情況，結(jié)合原料及工藝狀況，依據(jù)腐蝕監(jiān)檢測數(shù)據(jù)、歷史檢維修數(shù)據(jù)等，對煉油裝置的腐蝕狀況及程度作出判斷，并對進一步采取的防腐蝕蝕措施提出建議，保證煉油裝置的安全穩(wěn)定運行。依據(jù)上述原理，開發(fā)了煉油廠腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)，形成了腐蝕保運技術(shù)的工作平臺。

煉油廠腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯關(guān)系見圖3。

4.1 腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能

(1)煉油裝置腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)具有完備的數(shù)據(jù)庫功能:用于收集整理與腐蝕相關(guān)的各種信息和數(shù)據(jù);

(2)原油腐蝕性預測技術(shù):根據(jù)原油的分析數(shù)據(jù)對原油的腐蝕性進行預測，并提供不同溫度下的腐蝕速率;

(3)腐蝕狀態(tài)分析:依據(jù)工藝介質(zhì)數(shù)據(jù)和腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)對煉油裝置的管道、設備進行腐蝕風險評估，輸出管道設備的腐蝕風險等級;

(4)報表功能:可以生成年報表，也可以生成月報表，生成的報表格式為Word文檔格式;

(5)大批量數(shù)據(jù)導入功能:為了方便使用，軟件支持大批量數(shù)據(jù)導入;

(6)警報功能:自動檢查化學分析、定點測厚等日常監(jiān)測數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)超出規(guī)定值，就會出現(xiàn)報警;

(7)腐蝕判別向?qū)?可對某一部位可能發(fā)生的腐蝕進行判別;

(8)定點測厚自動校正技術(shù):內(nèi)置了定點測厚自動校正技術(shù)，可自動校正碳鋼、鉻鉬鋼和奧氏體不銹鋼不同溫度下的定點測厚數(shù)據(jù);

(9)內(nèi)置金屬材料數(shù)據(jù)庫和煉油裝置腐蝕類型數(shù)據(jù)庫進行支持。

4.2 腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)及基本信息管理

腐蝕監(jiān)測管理系統(tǒng)具有完備的數(shù)據(jù)庫功能，用于儲存各種信息，具體包括:裝置基本信息及數(shù)據(jù)、定期檢修信息數(shù)據(jù)、防腐蝕藥劑信息、腐蝕試驗數(shù)據(jù)、腐蝕事故數(shù)據(jù)、管道信息、設備信息(主要是靜設備，動設備僅含泵信息)、水樣分析全部信息(含取樣點和分析數(shù)據(jù))，油樣分析全部信息(含取樣點和分析數(shù)據(jù))，定點測厚全部信息(含定點測厚點信息和測厚數(shù)據(jù))，藥劑注入信息及數(shù)據(jù)，臨時檢修信息及數(shù)據(jù)，不定期腐蝕檢測信息及數(shù)據(jù)，腐蝕掛片信息及數(shù)據(jù)，腐蝕在線監(jiān)測信息及數(shù)據(jù)等。為滿足煉油裝置的腐蝕檢測與分析各種需求，內(nèi)置了中國石化近年來制定的各種管理規(guī)定，金屬材料數(shù)據(jù)庫和煉油裝置腐蝕類型數(shù)據(jù)庫進行支持。

(1)數(shù)據(jù)輸入:大批量數(shù)據(jù)錄入通過Excel表導入，零散數(shù)據(jù)輸入或更改可通過數(shù)據(jù)錄入表單完成(見圖4，圖5)。

圖4 塔設備信息輸入表單

圖5 容器信息輸入表單

由圖4、圖5可以看出，上部具有一條導航工具條，工具條上有導航按鈕以及“添加新記錄”、“刪除當前記錄”和“保存數(shù)據(jù)”命令按鈕，還有搜索條件輸入框和“搜索”命令按鈕，這些工具用來完成用戶的插入數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)功能。

(2)設備、管道信息查詢:管道、設備的查詢返回管道、設備的全方位信息，包括基本信息(設計信息)、更換記錄、定期檢修信息、定點測厚信息、不定期檢測信息和腐蝕掛片信息等，通過上述信息用戶可以對管道、設備的當前運行狀況、介質(zhì)腐蝕性的強弱等做出全面的判斷，對設備、管道的維護、更換和檢修等做出正確的決定。另外查詢結(jié)果還包含腐蝕狀態(tài)分析表單項，便于用戶分析設備管道的腐蝕狀態(tài)。反應器查詢結(jié)果見圖6，管道查詢結(jié)果見圖7。

圖6 塔設備查詢結(jié)果

圖7 管道查詢結(jié)果

(3)監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢:這些查詢都是首先定位基本信息表，然后調(diào)用數(shù)據(jù)表，從而完成完整信息的搜索與顯示。查詢定點測厚見圖8，油品分析查詢結(jié)果見圖9。

圖8 定點測厚數(shù)據(jù)瀏覽窗口

窗口上部的導航工具條用來定位測厚點基本信息，由于定點測厚依附于設備，而且測厚點較多，因此搜索條件定義為設備編號，輸入設備編號可以檢索出在該設備上的所有定點測厚的測厚點信息，然后利用導航按鈕可以瀏覽這些信息，系統(tǒng)自動調(diào)用依附于每個測厚點的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可采用圖像或表格的形式顯示。

圖9 原油進裝置的油品分析查詢結(jié)果

4.3 腐蝕預測

依據(jù)API數(shù)據(jù)庫可以對低溫水相腐蝕、高溫油品腐蝕以及應力腐蝕的可能性進行預測。

如根據(jù)原油性質(zhì)分析數(shù)據(jù)，可以對原油的腐蝕性預測，并提供不同溫度下的腐蝕速率，用于裝置材質(zhì)判別。原油腐蝕性預測表單見圖10。

圖10 原油腐蝕性預測表單

4.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速分析與報警

監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速分析主要是針對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，及時采取措施，防止發(fā)生嚴重腐蝕。為了實現(xiàn)此種功能客戶端程序集中了警報功能，客戶端程序啟動，自動檢查化學分析、定點測厚等日常監(jiān)測數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅度波動或者超出規(guī)定值，就會出現(xiàn)報警。

如測試鹽質(zhì)量濃度大于3 mg/L，程序報警指出脫鹽數(shù)據(jù)不合格;油品分析中鐵含量波動大于50%，報警說明可能存在腐蝕加速現(xiàn)象;定點測厚數(shù)據(jù)和上次相比大于0.1 mm，報警說明可能存在腐蝕加速，剩余璧厚小于原始值減去腐蝕裕量的差值，報警說明設備或管道處于不安全狀態(tài)等等。

報警設置表單(見圖11)用于設置不同檢測數(shù)據(jù)的正常范圍，報警項詳細信息表單(見圖12)顯示出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常波動的監(jiān)測點信息及監(jiān)測數(shù)據(jù)。

圖11 報警設置表單

圖12 報警詳細信息表單

4.5 定點測厚數(shù)據(jù)自動校正技術(shù)

該程序根據(jù)的高溫定點測厚實驗數(shù)據(jù)，開發(fā)了碳鋼、鉻鉬鋼和奧氏體不銹鋼隨溫度變化的模型，并將此模型集成在程序中，從而實現(xiàn)了定點測厚數(shù)據(jù)的自動校正。

定點測厚數(shù)據(jù)的自動校正技術(shù)根據(jù)測厚材料的種類以及使用聲速自動把讀取數(shù)值校正為常溫下的壁厚數(shù)據(jù)，大大提高了定點測厚數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，為判斷設備、管道的腐蝕狀態(tài)提供了技術(shù)保障。定點測厚輸入表單見圖13。

圖13 定點測厚輸入表單

4.6 分析腐蝕狀態(tài)發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患

API581認為:確定種類的設備、管線的損傷破壞的發(fā)生存在一定的概率。具體的設備、管道其工藝條件、服役年限、腐蝕性物質(zhì)含量、企業(yè)的管理狀況等均會對設備、管線發(fā)生損傷破壞的概率產(chǎn)生影響。為量化各種影響因素對損傷破壞的影響程度，在統(tǒng)計的基礎上提出了損傷因子的概念，即設備、管線發(fā)生損傷破壞的可能性等于確定種類的設備、管線的損傷破壞的發(fā)生概率與具體設備、管線總損傷因子的乘積。損傷因子的大小表征設備、管道腐蝕可能性，具體腐蝕等級的劃分見表1。

加氫反應器腐蝕狀況分析的輸入表單見圖14，運行結(jié)果見圖15。

表1 腐蝕等級［4］

圖14 加氫反應器腐蝕狀況分析的輸入表單

圖15 加氫反應器腐蝕狀況分析計算結(jié)果

圖14與圖15表明腐蝕狀況分析根據(jù)設備的基礎信息和工藝信息，以及與設備相關(guān)的腐蝕監(jiān)測信息，可以對設備的腐蝕類型、腐蝕機理、理論腐蝕速率、減薄損傷因子、襯里損傷因子、脆性斷裂損傷因子、應力腐蝕損傷因子、高溫氫攻擊損傷因子、外部減薄腐蝕類型和外部減薄損傷因子、外部應力腐蝕類型和外部應力腐蝕損傷因子等進行分析評定，計算出評定數(shù)值，并在上述計算分析的基礎上，綜合評價設備的腐蝕風險(用總損傷因子表示)。

腐蝕狀態(tài)分析的結(jié)果統(tǒng)計見表2。

表2 加氫反應器腐蝕狀態(tài)分析結(jié)果統(tǒng)計

表2表明:加氫反應器的腐蝕風險主要是應力腐蝕與脆性斷裂損傷因子。其原因為:反應器材質(zhì)是2.25Cr1Mo+347，在使用過程中由于在金屬表面形成了硫化物，隨著開工時間的延長，形成的硫化物越多，在停工期如與空氣接觸，生成連多硫酸的可能性很大，因此導致發(fā)生連多硫酸導致應力腐蝕的可能性增大;Cr-Mo鋼在343～593℃使用，隨著開工時間的延長，Cr-Mo鋼發(fā)生回火脆性的可能性增大。因此應在檢修時注意開停工規(guī)范，“先降壓，后降溫;先升溫，后升壓”，避免發(fā)生脆性斷裂;另外注意使用堿液保護，避免形成連多硫酸導致應力腐蝕。

在腐蝕狀態(tài)分析的生成分析報告中，還對一年和三年后進行檢驗導致的腐蝕風險進行了預測，可以幫助相關(guān)人員制定計劃，采取相應的防腐蝕措施，達到控制腐蝕風險，降低腐蝕事故發(fā)生地概率，保障煉油廠安全運行的目的。

5 結(jié)束語

煉油廠腐蝕保運是一項系統(tǒng)工程，涉及煉油廠的眾多方面，只有采取主動防腐蝕的思想，依據(jù)腐蝕保運的工作方法，根據(jù)煉油裝置的實際運行狀況，對各種防腐蝕措施動態(tài)的調(diào)整，才能取得好的效果。

煉油廠腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)煉油廠腐蝕保運的工作平臺與工具，采用該系統(tǒng)進行腐蝕管理，可通過煉油廠的日常腐蝕監(jiān)測，結(jié)合煉油裝置的生產(chǎn)工藝、原料性質(zhì)以及歷史加工記錄等對生產(chǎn)設備、管道等做出腐蝕評估，分析并預測腐蝕發(fā)生破壞的概率，依據(jù)分析結(jié)果并主動地采取相應的防護措施，控制風險因素，降低腐蝕破壞的概率，從而達到保障煉油裝置安全運行的目的。

Refinery Corrosion Protection Technologies and Corrosion Detection and Control System

Yu Fengchang
Luoyang Petrochemical Engineering Corporation(Luoyang，Henan 471003)

The refinery corrosion protection is a system engineering.A good job can be done only by actively taking various dynamic corrosion protection measures based upon the operating conditions of refinery process units.The refinery corrosion detection and control system is a platform for corrosion protection for long－term operation.The platform system can be applied for corrosion management，corrosion evaluation of process equipment and pipelines based upon unit operating conditions and routine corrosion detection information and for the analysis and prediction of corrosion damage occurrence rate so as to take active protection measures to control risk factors，reduce corrosion damage occurrence rate and extend the safe operation of refinery process units.

corrosion，ensured long － term operation，corrosion management，detection and monitoring，corrosion evaluation，risk

TE968

A

1007－015X(2011)04－0039－07

2011－05－ 09;

2011－06－13。

于鳳昌，男，1991年畢業(yè)于天津大學腐蝕與防護專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)任該公司防腐蝕工程研究室專業(yè)副總。E－Mail:yufch.lpec@sinopec.com

國內(nèi)外動態(tài)