結合催化裂化裝置腐蝕回路的腐蝕檢查方法

(1.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術有限公司,遼寧 沈陽 110016; 2.中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司,北京 102500)

重油催化裂化裝置(以下稱催化)的工藝流程，是將原料油與回煉油混合并加熱至200～400 ℃,在催化劑作用下，裂化產生油氣，油氣進入分餾塔分餾得到汽油和柴油、油漿，催化劑進入沉降器的沉降段、汽提段去再生器再生，分餾塔頂餾出的富氣與粗汽油再去吸收穩定及精制系統，產出汽油、液化石油氣和乙烯等產品[1]。先根據催化工藝流程確定腐蝕流程，然后劃分出腐蝕回路，結合歷次腐蝕檢查和測厚等情況,提前預判腐蝕回路中的隱患部位，有針對性地制定腐蝕檢查方案，最后在停工期間進行驗證性檢查。

1 腐蝕回路劃分

在不同工藝流程下生產時伴隨的腐蝕，為腐蝕流程。在物料介質、工況條件和設備材質相似的腐蝕流程段按腐蝕機理劃分出腐蝕回路[2](見表1)，制作出腐蝕回路圖(以某企業2催化裝置分餾部分為例,見圖1)，并結合腐蝕回路開展具體腐蝕檢查工作。

圖1 某企業2催化裝置分餾部分腐蝕回路

2 腐蝕回路的檢查及檢測策略

對不同的腐蝕回路設備選用不同檢測技術進行檢查，對于普通的管線用便攜測厚儀測量壁厚減薄值;在介質沖刷、磨蝕較重的重點彎頭用超聲C掃描來檢測壁厚減薄值;對于換熱器及空冷管束，利用遠場渦流檢測管束漏點及點蝕情況;對于油漿線等無法切開確認內部腐蝕狀態的管線，利用脈沖渦流檢測確定缺陷部位(也可以開工檢測);對含有酸性腐蝕介質及兩相流的設備，采取垢樣分析方法對腐蝕問題進行驗證(見表1)。

表1 腐蝕回路檢測信息

3 分餾塔高溫回路主要設備檢測

3.1 高溫油漿線脈沖渦流技術檢測

脈沖渦流檢測方法是近年來發展起來的一種新的無損檢測技術，傳統的渦流采用正弦電流作為激勵，而脈沖渦流的激勵電流為具有一定占空比的方波，比傳統的渦流檢測出更多的參數，可測量出距離和厚度。工作原理見圖2。選定被檢部件某一已知厚度區域的檢測信號為參考信號，比較待測區域的檢測信號與參考信號的特征時間，在金屬管壁上產生電渦流，再通過接收線圈產生二次電磁感應，通過激變的電信號，即可獲得待測區域與對比區域的厚度值變化(見圖3和圖4)。

圖2 脈沖渦流工作原理

某企業催化油漿線P209/3入口第1個彎頭(1號位置)，規格為φ325 mm×14.0 mm，對其自北向南進行脈沖渦流掃查，發現在該彎頭側壁減薄，最薄位置測厚值為10.8 mm，減薄率為23%(見圖4)。

3.2 油漿線泵出口管線彎頭C掃描檢測

超聲C掃描檢測是結合了高移動性的便攜式超聲波探傷儀與具有數據處理功能的電腦結合的檢測技術。在掃查區域的附近有兩個接收超聲的探頭，用來接收超聲定位發射探頭所產生的脈沖信號，兩個接收探頭之間的距離是由掃查區域的寬度決定的。某企業Ⅱ催化油漿線泵出口管線彎頭C掃描檢測(檢測面積80 mm×80 mm)，發現壁厚減薄，壁厚最大值為7.94 mm，壁厚最小值為 7.53 mm；減薄率達16.3%(見圖5和圖6)。這種方法較常規測厚相比，誤差更小，結果更直接、準確，可以直接幫助判斷失效件損傷程度。

圖3 檢測管線單線

圖4 脈沖渦流檢測數據

圖5 C掃描最大壁厚值

圖6 C掃描最小壁厚值

4 分餾塔頂和頂循主要設備檢測

4.1 分餾塔頂油氣線超聲測厚

超聲波測厚是采用脈沖反射超聲波的原理來檢測設備、管線腐蝕的余量。針對分餾塔頂油氣線可能形成的點蝕情況，采用密集測厚方法來檢測。某企業催化油氣線材質為碳鋼，該管線區域1及區域3推測內壁可能有大量點蝕坑，實測最小壁厚為1.7 mm(見表2)。根據壁厚對區域1及區域3進行局部貼板處理(見圖7和圖8)。

圖7 分餾塔頂油氣線測厚部位1區域

圖8 分餾塔頂油氣線測厚部位3區域

表2 密集測厚數據 mm

續表2 mm

4.2 分餾塔頂換熱器渦流檢測

當把換熱器的管束置于交變磁場之中，由于管束的電導率、磁導率、形狀、尺寸和缺陷等變化導致渦流的變化，進而判斷管束內外缺陷、橫向裂紋、內外部腐蝕、應力集中、磨損和點蝕等引起的壁厚變薄。某石化公司催化分餾塔換熱器管程和殼程材質均為碳鋼，管程介質為循環冷卻水，殼程介質為分餾塔頂油氣，通過渦流檢測管束，發現有密集點蝕坑0.2～0.5 mm(見圖9);管束測厚1.5～1.8 mm(見圖10)。

圖9 管板點蝕坑

圖10 管束密集點蝕

其渦流檢測發現超標缺陷，表明管束腐蝕嚴重，缺陷見圖11。

圖11 渦流檢測圖譜

5 吸收穩定回路垢樣分析

通過能譜分析設備表面垢樣的成分及含量(見圖12)，垢樣的能譜分析結果見表3。由表3可知，垢樣主要含有C,O，Fe和S元素，還含有一定量的Na和Mn等其他元素。

圖12 垢樣能譜圖

表3 能譜分析結果

X射線衍射對沉積物或腐蝕產物進行成分分析，結果見圖13。某石化公司催化凝縮油-穩汽換熱器，管程和殼程材質均為16MnR，管板表面輕微污垢，垢下均勻腐蝕+坑蝕(0.2～0.3 mm)，經分析其腐蝕產物主要成分為FeS和Fe2O3，由此證明發生了垢下腐蝕。

圖13 X射線衍射分析結果

6 結 語

在裝置檢修前按催化裂化工藝流程、設備運行情況提前劃分出腐蝕回路，預判出腐蝕風險部位，根據腐蝕風險部位采取對應的檢查檢測方法、制定出腐蝕檢查方案。在裝置檢修期間按已制定的腐蝕檢查方案運用先進的檢測技術對腐蝕回路內的設備、管線進行檢測和評價。以某企業Ⅱ催化裂化裝置檢查為例，檢修期發現重點腐蝕問題22項并完成了腐蝕問題整改，降低了設備的腐蝕風險。在裝置開工運行期間對已檢查驗證的重要腐蝕回路繼續監測，特別是對分餾塔頂循回路管線用在線測厚或電場矩陣技術監測，對分餾塔油漿線定期進行脈沖渦流檢測。通過對催化裂化裝置制定科學的腐蝕回路，并結合先進檢測技術進行腐蝕檢查，為設備安全運行提供了保障。