紅外熱像技術在石化設備內部腐蝕檢測中的應用

李新寧，李慶紅

（北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京100000）

1 引言

石化設備的工作狀態和故障檢測是生產部門特別重視的問題，石化設備內部出現故障時，利用紅外熱像技術可以大大提高檢測效率，保證儀器的使用壽命，并且紅外熱像技術具有安全性高，測量準確的優勢。本文針對石化設備內部腐蝕檢測中紅外熱像技術進行介紹。

2 紅外熱像技術簡介

2.1 紅外熱像技術簡述

紅外熱成像技術是一項不需要接觸就可以探測到物體紅外熱量的技術，可以將探測到的紅外熱量轉換成圖像，將探測到的物體的紅外熱量量化并可視化，以便于人們對探測地區的熱量進行識別和分析。紅外熱成像技術基于紅外輻射測溫，并且依托紅外熱像儀等紅外設備進行檢測。目前，紅外熱像技術已經廣泛用于石化行業儀器的故障檢測和狀態監測中。應用紅外熱像技術進行檢測的過程大致為：通過紅外物鏡吸收發熱器材、材料、設備等發出的紅外輻射，并且被紅外探測器所探知，紅外探測器依托處理系統對該輻射進行型號的預處理，然后經過模數轉換器模擬量到數字量的轉換過程，轉換結束后進行可視化，將其轉化為圖像和準確數值。在具體的診斷中，紅外熱像技術能檢測的故障類型非常廣，包括零件的磨損、疲勞、形變，材料的熔斷、剝離、污染，甚至是設備的松動、異常運轉、堵塞、腐蝕等情況[1]。

2.2 紅外熱像技術分類及優勢

紅外熱像技術分為被動式紅外檢測和主動式紅外檢測，被動式是指在檢測過程中不會對被檢測物體加熱，主要用于檢測物體與周圍環境的溫差。一般該方式被運用在科學實驗、生產現場和運行中設備的檢測。主動式紅外檢測是指檢測過程中要對被檢測物體進行加熱，加熱方式分為穩態加熱和非穩態加熱，而加熱源可以來自目標內部或者外部，視情況而定[2]。

紅外成像技術的優勢在于其不接觸被檢測物體，適用檢測范圍非常廣，包括溫度很低以及溫度較高（幾千攝氏度）的物體。因為不接觸，所以，檢測過程具有較高的安全性。另外，其精確度高，可以有較高的分辨度。操作過程也不復雜，并且紅外檢測的完成時間以秒計，節省了時間，提高了檢測效率。

3 石化設備存在的腐蝕問題及檢測

3.1 紅外診斷石化設備的范圍及分級

如果使用紅外熱像技術檢測設備的損壞程度，那么該設備應是與溫度相關的設備，故障也大多是熱狀態的異常，通常由內部結構的熱異常狀態傳導至設備表面導致溫度分布異常，即設備溫度變化是一個故障特征狀態，因此，通過檢測設備表面的溫度就可以分析出設備內部發熱額的狀態及變化，如材料的熱阻、內壁的環境溫度、設備的結構等。由于設備的故障等級與溫度正相關，可以對其進行分等級處理，從70～420℃分為輕度、中下、中等、中上、較嚴重和嚴重6 個范圍。

3.2 對石化熱設備的故障檢測流程及標準

完成紅外輻射檢測、形成圖像可視化后，還需要制訂對紅外圖像進行處理以及對故障識別、診斷、維修的方案。要根據相關紅外圖像檢測技術進行紅外圖像閾值的選取、判斷故障類別和等級。一般來說，設備內壁70℃以下不需要經過維修，只需定時保養；當設備高于70℃且低于160℃時，設備短期內還可以運行，但是需要加強對其進行溫度檢測，并描繪成圖記錄閾值；當設備已經有色漆脫落或者形變等情況時，表明此時儀器已經有較為嚴重的故障，不能再使用，若檢測溫度已達到200℃以上，則需要采取大面積的維修措施。

3.3 石化設備的腐蝕問題

雖然大部分石化設備已經形成了流程的自動化，但是對于長期密封運作的管線、泵塔或者儲罐來說，內部遭受到石化原料長期的侵蝕作用，如果沒有通過儀器檢測，加之平常無法對其進行觀察，久而久之腐蝕程度越來越嚴重，一旦外泄，會導致整個流程的崩盤，造成非常嚴重的安全事故。傳統的設備腐蝕檢測利用氣體或者超聲波進行，但是液體腐蝕無法利用儀器進行，并且人工檢測則容易發生事故，所以，利用紅外成像技術對石化設備的腐蝕程度進行檢測，并且可以更加高效、安全。

4 石化設備內部腐蝕檢測應用

4.1 石化熱力設備的腐蝕類型

石化熱設備的腐蝕一般是給水系統或者氣相腐蝕，比如，較高硬度的水進入熱設備內部會在設備內部形成水垢，在導熱過程中會引發爐管的過熱損壞。另外，水中含有的礦物質量、水的溫度和pH、硫化氫及二氧化碳含量、硫酸鹽還原菌含量等都影響熱設備內部的腐蝕情況，而水中溶解的氧氣對石化熱設備的腐蝕影響是最大的。氧腐蝕是會導致設備內部潰瘍腐蝕，產生結構疏松的產物，容易形成電池引導亞鐵離子二次擴散，造成惡性循環，導致不均勻的大面積鼓包潰瘍腐蝕。

4.2 丙烯腈廢水焚燒爐腐蝕

丙烯腈廢水焚燒爐腐蝕是液體腐蝕，具體腐蝕液體是石化流程排出的丙烯腈、氫氰酸等物質，這類液體具有較強的毒性和腐蝕性，不僅會造成儀器的嚴重腐蝕，還會對環境造成危害。丙烯腈廢水焚燒爐在對丙烯腈等腐蝕性有機液體進行燃燒時，會產生部分碳酸鈉和熔融狀態的氫氧化鈉等鹽類，也會有一部分腐蝕性氣體或液體，熔融狀態下的離子或腐蝕氣霧可能會長期腐蝕耐火磚導致耐火磚失效或陀螺，該情況只能利用紅外熱成像技術進行檢查，一般來說，耐火磚的熱腐蝕失效部位是焚燒爐直徑的變化處，其紅外圖像分層很明顯。

4.3 乙醛設備腐蝕

乙醛是比較重要的一類工業產物，工業上制備乙醛通常會將乙烯直接氧化，在氧化過程中利用催化劑提高氧化速度，而該催化劑采用鹽類、酸和水，比如，氯化銅和鹽酸等，其催化效果較好，為了應對反應過程中出現大量的放熱現象，工業生產中常使用2 層耐腐蝕磚塊和2 層橡膠防腐蝕磚塊加上外壁碳鋼達到減小溫度的目的，而與反應直接接觸的耐腐蝕磚塊是腐蝕的主要對象。利用紅外熱像技術可以得到被腐蝕的乙醛設備中存在有與反應器相連的防腐蝕磚被腐蝕而出現裂開的現象，導致熱量從縫隙中傳出，并且外壁也會出現程度不同的熱量區。一般來說，最里層的防腐蝕磚在比正常值高10℃時就應該停止運作并檢修。另外，導管也會出現被反應物和催化劑腐蝕的現象，但其腐蝕較均勻。

4.4 順丁橡膠聚合反應釜腐蝕

在順丁橡膠的聲場過程中，會存在以鎳、鋁及加氫汽油等催化劑，會對溶劑的回收系統造成腐蝕現象，而其中脫水塔回流罐是腐蝕的重要地區。因為在生產時，會產生部分溶劑含有較多水分的現象，紅外熱像熱氣只能對反應釜體進行定期監測，當反應釜內反應劇烈，溫度漲幅大時，需要對其進行圖像描繪并記錄閾值，要特別注意紅外圖像上的亮點，一般來說，需要根據檢測結果中反應釜內壁的腐蝕程度來安排維修計劃，著重對容易腐蝕的地方進行排查。

5 結語

紅外熱成像技術已經在石化行業設備故障檢測方面廣泛應用，無論是腐蝕故障還是其他故障都可以利用紅外熱成像技術進行檢測。隨著現代技術的逐漸進步和實驗理論與數據的進一步完善，石化設備將會延長使用時間和生產效率，對石化行業做出巨大貢獻。