脈沖渦流掃查技術在煉油裝置腐蝕檢測上的應用

肖 陽，胡 洋，田 盈

(北京安泰信科技有限公司，北京 100085)

在石油化工裝置中，很多設備管道都有保溫層，其中一部分在高溫(或超高溫)下運行，這些設備管道的腐蝕檢測一直是現場腐蝕檢測的難題[1]。常用的設備管道檢測方法包括超聲、磁粉、渦流及目視檢查等,實施檢測需要拆除其外部保溫層或保護層，而在拆裝保溫層過程中還會破壞保溫層的完整性，增加保溫層下的腐蝕風險[2]。脈沖渦流掃查技術(pulsed eddy current,PEC)可以在不進行表面處理或不拆除保溫層的情況下，對具有外覆蓋層的管線進行腐蝕檢測，可在500 ℃的管線設備上使用，為查找設備管道的缺陷和安全隱患提供了可靠的支持。

1 脈沖渦流掃查原理

PEC掃查技術是一種由常規渦流檢測演化而來的新型電磁檢測技術，也被稱為瞬態渦流檢測技術。其基本原理是在檢測線圈中通入恒定電流或電壓，在一定時間內，被測構件會產生穩定的磁場，當斷開電流或電壓輸入時，檢測線圈周圍會產生電磁場，該電磁場由直接從線圈中耦合出的一次電磁場和構件中感應出的渦流場產生的二次電磁場兩部分疊加而成，且后者中包含了構件本身的厚度或缺陷等信息，采取合適的方法和檢測元件對二次電磁場進行測量，分析測量信號，可得到被測構件有關信息[3-4]。PEC掃查技術原理見圖1。

與傳統渦流檢測不同，PEC檢測采用方波或階躍，而不是正弦波激勵，接收元件拾取的電磁信號，通常稱之為PEC信號，是以構件為中心的系統脈沖或者階躍響應。

圖1 PEC原理示意

2 在石化裝置腐蝕檢測上的應用

2.1 減三線及減二中泵出口線

減三線及減二中泵出口線材質為Cr5Mo，介質為減三線及減二中油，操作溫度為324 ℃，操作壓力為1.1 MPa，管徑為DN300，原始公稱壁厚14 mm。采用PEC技術對泵出口彎頭(見圖2)進行環向掃查，分析圖像見圖3。通過檢測發現，被測彎頭外彎腐蝕減薄嚴重，外彎壁厚最薄，壁厚最小值為10.52 mm，內彎最厚，壁厚最大值為14.16 mm，金屬壁厚減薄率達20.7%。

2.2 加氫裝置硫化氫汽提塔頂線

硫化氫汽提塔頂線材質為碳鋼，介質為汽提塔頂氣，操作溫度為100 ℃，操作壓力為0.8 MPa，管徑為DN250，原始公稱壁厚為13 mm。采用PEC掃查技術對彎頭(見圖4)進行環向掃查，分析圖像見圖5。檢測發現，彎頭外彎腐蝕減薄嚴重，外彎壁厚最薄，壁厚最小值為9.38 mm，內彎最厚，壁厚最大值為13.57 mm，金屬管壁厚減薄率達11.4%。

圖2 減三線及減二中泵出口線現場示意

圖3 減三線及減二中泵出口線PEC圖像

圖4 脫硫化氫汽提塔頂線現場示意

2.3 S Zorb裝置轉劑線

S Zorb裝置轉劑線材質為A335 P11，介質為吸附劑，操作溫度為427 ℃，操作壓力為3.9 MPa，管徑為DN80,公稱壁厚11 mm。采用PEC掃查技術對彎頭外彎(見圖6)進行縱向掃查，分析圖像見圖7。通過檢測發現，被測彎頭外彎中間部分腐蝕減薄嚴重，壁厚最小值為9.08 mm，壁厚最大值為11.54 mm，金屬管壁厚減薄率達21.3%。

圖5 PEC分析圖像

圖6 S Zorb裝置轉劑線現場示意

圖7 S Zorb裝置轉劑線PEC圖像

2.4 火炬罐區燃料氣去火炬線

火炬罐區去火炬線物料為燃料氣,公稱壁厚6.5 mm。采用PEC掃查技術對直管段(見圖8)進行縱向掃查，分析圖像見圖9。通過檢測發現，被測管段底部腐蝕比上部嚴重，壁厚最大值為6.34 mm，最薄點在直管段底部，壁厚值為4.63 mm，金屬管壁厚減薄率26.6%。

2.5 加氫裝置高壓空冷出口線

高壓空冷出口第一彎頭為碳鋼材質，介質為熱高分氣，操作溫度為40 ℃，操作壓力為0.5 MPa，管徑DN150，原始公稱壁厚為18 mm。采用PEC掃查技術對彎頭(見圖10)進行環向渦流掃查，分析圖像見圖11。通過檢測發現，最薄部位在彎頭外彎的中上部，壁厚最大值為18.19 mm，最薄點壁厚為11.33 mm，金屬管壁厚減薄率達37.1%。

圖8 火炬線現場示意

圖9 去火炬線脈沖渦流分析圖像

圖10 高壓空冷出口線現場示意

2.6 溶劑再生裝置再生塔

溶劑再生裝置再生塔材質為碳鋼，介質為富胺液、貧胺液和H2S，操作溫度為130 ℃，操作壓力為0.2 MPa，原始公稱壁厚為14 mm。采用PEC掃查技術對塔壁(見圖12)進行縱向渦流掃查，分析圖像見圖13。通過檢測發現，壁厚最大值10.66 mm，最薄部位在圖12的中上部，最薄點厚度為2.95 mm，金屬管壁厚減薄率達49.7%。

圖11 高壓空冷出口線PEC圖像

圖12 再生塔現場示意

圖13 再生塔PEC圖像

2.7 常減壓蒸餾裝置減頂大氣腿線

減頂大氣腿線為碳鋼材質，介質為燃料氣，操作溫度為50 ℃，操作壓力為常壓，管徑DN100，原始公稱壁厚為5 mm。采用PEC掃查技術對彎頭(見圖14)進行縱向渦流掃查，分析圖像見圖15。通過檢測發現，壁厚最大值5.34 mm，最薄點壁厚為2.51 mm，金屬管壁厚減薄率達58.6%。

圖14 大氣腿燃料氣線現場示意

圖15 大氣腿燃料氣線PEC分析圖像

3 結 語

現場應用表明，PEC掃查技術不僅能應用于高溫裸管的檢測，還能用于帶保溫層管道的缺陷掃查，可實現管道腐蝕減薄部位的快速定位。其缺點是不能實現裂紋、夾渣和氣泡等缺陷的掃查，且容易受環境電磁噪聲干擾。由于PEC技術的提離效應會對檢測精度帶來影響，故需要采用諸如超聲波測厚、超聲波相控陣測厚等檢測方法進行驗證。

PEC技術作為一種檢測技術，是腐蝕隱患排查的有效工具，下一步應加強研發，提升檢測能力(包括非鐵磁體檢測、厚壁管檢測和檢測速度等)和檢測精度(包括提離效應的消除和小缺陷的定位等)，并不斷總結現場檢測經驗，為石油化工生產裝置的安全平穩運行提供助力。