在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在煉油裝置中的應(yīng)用

易軼虎

(石油化工管理干部學(xué)院，北京100012)

在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在煉油裝置中的應(yīng)用

易軼虎

(石油化工管理干部學(xué)院，北京100012)

介紹在線電化學(xué)、電阻探針、電感探針以及pH值監(jiān)測(cè)等多種在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理及在煉油裝置中的應(yīng)用情況，比較了常用技術(shù)的主要的性能特點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)依據(jù)裝置流程、腐蝕分布、工藝防腐、相變區(qū)的腐蝕特點(diǎn)、高溫設(shè)備材質(zhì)進(jìn)行選點(diǎn)和監(jiān)測(cè)，煉制高酸原油時(shí)應(yīng)對(duì)230℃以上部位重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)未來(lái)的腐蝕在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展特別是精度、靈敏度的提高、多參數(shù)監(jiān)測(cè)、腐蝕數(shù)據(jù)的智能分析和自動(dòng)腐蝕控制技術(shù)進(jìn)行了展望。

在線 腐蝕監(jiān)測(cè) 應(yīng)用 發(fā)展

據(jù)統(tǒng)計(jì)，石化行業(yè)每年因腐蝕泄漏所造成的事故占總事故數(shù)的60%以上，所帶來(lái)的直接和間接損失更是難以估量。因此，腐蝕監(jiān)測(cè)一直煉油設(shè)備管理中是一項(xiàng)十分重要而基礎(chǔ)性的工作。在線腐蝕監(jiān)測(cè)可以連續(xù)實(shí)時(shí)的提供多種檢測(cè)數(shù)據(jù)，業(yè)已成為設(shè)備預(yù)知維修和全壽命管理的有效手段。

1 在線腐蝕監(jiān)測(cè)在煉油生產(chǎn)中的作用

根據(jù)目前生產(chǎn)實(shí)際和投用效果，在線腐蝕監(jiān)測(cè)有以下現(xiàn)實(shí)價(jià)值和應(yīng)用場(chǎng)合

(1)評(píng)價(jià)注劑效果，指導(dǎo)注劑工藝

如中海油惠州煉油廠通過(guò)在線腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)不同緩蝕劑效果，并建立了緩蝕劑優(yōu)化注入工藝。

(2)指導(dǎo)原油混煉

由于不同產(chǎn)地原油性質(zhì)差別大，混煉易造成酸值增大，電脫鹽操作波動(dòng)，加劇設(shè)備腐蝕。高橋石化在原油混煉中根據(jù)在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)提高塔頂冷凝水pH值控制效果，改善塔頂注劑，加強(qiáng)電脫鹽脫鹽效果，既平穩(wěn)操作又降低腐蝕，還及時(shí)準(zhǔn)確向上提供混煉建議，合理調(diào)配比例。

(3)實(shí)現(xiàn)注劑的自動(dòng)控制

在蒸餾裝置低溫設(shè)備常采用注水、注氨、注緩蝕的辦法控制介質(zhì)H2S和HCl引起的pH值降低，而注氨和pH值之間是單一變量控制的，那么就可以通過(guò)控制設(shè)備給定一個(gè)pH的設(shè)定值，校驗(yàn)測(cè)量值與設(shè)定值的偏差來(lái)自動(dòng)調(diào)整注氨，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)pH值自動(dòng)調(diào)控，既節(jié)省藥劑，又可以消除各種人為影響。

(4)在線監(jiān)測(cè)與定點(diǎn)測(cè)厚結(jié)合指導(dǎo)檢修

在線監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，但難以全覆蓋，但通過(guò)多參數(shù)統(tǒng)計(jì)可繪出多種腐蝕變化曲線，有助于了解裝置腐蝕概貌，判斷腐蝕趨勢(shì)，確定監(jiān)控重點(diǎn)，做到實(shí)時(shí)全面的診斷。結(jié)合定點(diǎn)測(cè)厚的靈活性，加強(qiáng)重點(diǎn)部位監(jiān)控，一方面可以預(yù)防泄漏事故的發(fā)生，另一方面為檢修計(jì)劃編制提供依據(jù)。

2 常用的在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

目前，常用的在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)有:電化學(xué)監(jiān)測(cè)、電阻探針監(jiān)測(cè)、電感探針監(jiān)測(cè)、pH值探針監(jiān)測(cè)。這四種技術(shù)基于不同的原理，具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)做好對(duì)比，合理選型。

(1)電化學(xué)監(jiān)測(cè):電化學(xué)探針是測(cè)量流過(guò)電極表面的電流指標(biāo)來(lái)確定腐蝕速度電化學(xué)方法。其優(yōu)點(diǎn)是速度快，不需要測(cè)量腐蝕減薄量;缺點(diǎn)是必須用在電解質(zhì)的環(huán)境，即有水的環(huán)境。其中電化學(xué)噪聲技術(shù)也屬于電化學(xué)方法的一種，是測(cè)量金屬局部腐蝕，它不是采用施加極化的方式，而是對(duì)兩個(gè)相同材料的金屬直接測(cè)量它們之間的電流，當(dāng)獲取大量的信息之后再利用各種分析手段進(jìn)行局部腐蝕分析。

(2)電阻探針監(jiān)測(cè):電阻探針測(cè)量是通過(guò)在線儀器測(cè)量金屬絲的腐蝕減薄。并采用溫度補(bǔ)償試片消除金屬溫度系數(shù)的影響。優(yōu)點(diǎn)是適用工況范圍寬，適用介質(zhì)廣泛，但測(cè)量周期長(zhǎng)、靈敏度低，測(cè)量結(jié)果受腐蝕產(chǎn)物的導(dǎo)電性的影響，無(wú)法記錄腐蝕速度的瞬時(shí)變化。

(3)電感探針監(jiān)測(cè):電感探針測(cè)量原理是通過(guò)探針檢測(cè)腐蝕減薄所引起的磁通量的變化直接測(cè)得腐蝕深度，從而計(jì)算出金屬腐蝕速率，適用于各種介質(zhì)，測(cè)量靈敏度高，可以測(cè)量腐蝕速率的短期變化。電感探針除有片狀結(jié)構(gòu)形式，還有管狀結(jié)構(gòu)形式，適用于不同管徑，小于100 mm的小管徑管線適宜采用片狀探針。電感探針的溫度補(bǔ)償效果比電阻探針好，由于激勵(lì)信號(hào)是高頻信號(hào)，抗干擾性好。

(4)pH探針監(jiān)測(cè):在線pH值監(jiān)測(cè)的原理是利用對(duì) H+敏感的選擇電極進(jìn)行介質(zhì)酸堿度測(cè)量。

各種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)各有優(yōu)點(diǎn)和局限性，對(duì)比參見(jiàn)表1。因此想要達(dá)到準(zhǔn)確的測(cè)量和控制不是一種方法可以解決的，需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)形成全面的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

表1 常用在線腐蝕檢測(cè)技術(shù)參數(shù)對(duì)比Table 1 Comparing to parameters of common online corrosion monitoring technology

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇

監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇是在線方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，煉油過(guò)程中設(shè)備所發(fā)生的腐蝕主要有兩類(lèi):硫化物的高溫化學(xué)腐蝕和H2S、HCl低溫電化學(xué)腐蝕。前者多發(fā)生在常減壓蒸餾、熱裂化、催化裂化、延遲焦化以及這些裝置的產(chǎn)品分離系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為均勻腐蝕;后者多發(fā)生在在蒸餾裝置的初餾塔頂、常減壓塔頂以及與它們相連的管線、容器及熱交換器系統(tǒng)，主要表現(xiàn)既有全面腐蝕，又有坑蝕、孔蝕和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。因此應(yīng)當(dāng)依據(jù)裝置流程、腐蝕分布、工藝防腐、相變區(qū)的腐蝕特點(diǎn)、高溫設(shè)備材質(zhì)進(jìn)行選點(diǎn)。根據(jù)腐蝕原理和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，煉高硫原油裝置應(yīng)對(duì)溫度在260℃以上部位開(kāi)始重點(diǎn)監(jiān)測(cè);煉高酸原油裝置應(yīng)對(duì)溫度在230℃以上部位重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。為便于日后維護(hù)，盡量在副線安裝;盡量使用管線已有的開(kāi)口，少增加靜密封點(diǎn);注重汽液兩相分界面、湍流沖蝕部位，如彎頭、閥門(mén)后;為評(píng)價(jià)注劑效果，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在注劑口后足夠距離;為了確保在線實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果的客觀、可靠，有條件的話，應(yīng)當(dāng)在閉環(huán)控制前進(jìn)行必要的調(diào)試工作即測(cè)量校驗(yàn)。

4 常見(jiàn)故障及日常維護(hù)

目前在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已有多年廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用過(guò)程中探針經(jīng)常出現(xiàn)異常，主要有兩種表現(xiàn)，一是測(cè)量值不變，二是測(cè)量值大幅波動(dòng)。

腐蝕監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)的工作，三分靠技術(shù)七分靠管理。要使腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮作用，后期管理很重要，需要做好以下幾個(gè)方面:

(1)首先在車(chē)間和機(jī)動(dòng)部門(mén)指定具體負(fù)責(zé)人;

(2)建立腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檔案。主要包括:監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況、生產(chǎn)裝置情況、安裝位置、工藝參數(shù)、探針規(guī)格參數(shù)、安裝日期、相關(guān)圖片、修護(hù)維修記錄、更換探針記錄、軟件升級(jí)記錄、廠家服務(wù)人員、聯(lián)系方式;

(3)通過(guò)培訓(xùn)，了解測(cè)量原理、數(shù)據(jù)解讀、熟練操作、掌握一般故障的解決措施;

(4)數(shù)據(jù)定期備份，以防止突發(fā)故障，最少半年備份一次;

(5)每天用一定時(shí)間觀察一次數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常;

5 在線腐蝕監(jiān)測(cè)未來(lái)發(fā)展方向

根據(jù)應(yīng)用實(shí)踐和現(xiàn)實(shí)需求，未來(lái)在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)正朝以下方向發(fā)展:

(1)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的精度、靈敏度和可靠性進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)復(fù)合監(jiān)測(cè)，即一根探針實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)監(jiān)測(cè)。

(2)開(kāi)發(fā)全面腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測(cè)。包括腐蝕影響因素監(jiān)測(cè)(Cl-，HCl，S、環(huán)烷酸)、腐蝕發(fā)生發(fā)展過(guò)程監(jiān)測(cè)(腐蝕速率、腐蝕行為、腐蝕原理)、腐蝕結(jié)果監(jiān)測(cè)(壁厚減薄、蝕坑、裂紋)、腐蝕事故監(jiān)測(cè)(穿孔、泄漏、著火、爆炸)等。

(3)在建立統(tǒng)一完備的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，重點(diǎn)進(jìn)行腐蝕數(shù)據(jù)的智能分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘，提供決策依據(jù)。

(4)開(kāi)展以腐蝕數(shù)據(jù)為參考點(diǎn)的自動(dòng)腐蝕控制技術(shù)的研究。

［1］ 楊曉惠，饒霽陽(yáng)，王燕楠．在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用［J］．石油化工腐蝕與防護(hù)，2011，28(3):40-42．

［2］ 馬紅杰，黃新泉，李慶梅．蒸餾裝置常頂系統(tǒng)腐蝕在線監(jiān)測(cè)［J］．石油化工設(shè)備，2009，38(2):88-91．

［3］ 于濤．電化學(xué)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［J］．設(shè)備管理與維修，2009(10):42-45．

［4］ 鄭立群．石油化工工業(yè)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的最新發(fā)展［J］．石油化工腐蝕與防護(hù)，2005，22(1):11-15．

［5］ 湯天遴，高亞楠，石偉等．腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在中原油田的應(yīng)用［J］．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2003，15(1):47-49．

(編輯 王菁輝)

Abstract:The principles of online monitoring technologies such as electro-chemical technology，resistance probe，inductance probe and pH value monitoring are described，and their main performances and characteristics are compared．The monitoring and monitoring sites should be selected based upon unit process flow，corrosion distribution，process corrosion protection，corrosion characteristics of phase-change zone and material of HT equipment．When high-TAN crude is processed，great attention shall be paid to the monitoring of those locations where the temperature is higher than 230℃．

Keywords:online，corrosion monitoring，application，development

Application of Online Corrosion Monitoring Technology in Refinery Process Units

Yi Yihu
(SINOPEC Management Institute，Beijing 100012)

TE980．5

A

1007-015X(2012)05-0044-03

2012-05-16;修改稿收到日期:2012-07-15。

易軼虎(1973-)，博士學(xué)位，工程師，從事高層次專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培訓(xùn)。E-mail:15201126071 siayyh@126．com。