基于全面檢測的工藝管道腐蝕狀態(tài)評估*

王超倫

(江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院江陰分院，江蘇 江陰 214400)

腐蝕是煉油設(shè)備的主要損傷形式，隨著原油劣質(zhì)化和設(shè)備老化，設(shè)備腐蝕泄漏事故頻發(fā)[1]。工藝管道更易因腐蝕減薄而引發(fā)泄漏，造成停工損失甚至事故[2]。目前針對管道檢測和評估的研究和應用主要集中在兩個方面：一方面，針對管道腐蝕開展電磁、超聲、導波等無損檢測技術(shù)研究，快速識別管道薄弱部位[3-5]；另一方面，針對管道適用性評價、檢測選點和壽命預測等開展綜合評估研究，降低檢測成本[6]。但檢測方法的應用缺乏完整性，評估過程缺少體系支持。因此，開展基于全面腐蝕檢測的管道腐蝕狀態(tài)識別與評估的應用研究具有重要意義。

在腐蝕檢測和腐蝕評估方法的基礎(chǔ)上，建立管道腐蝕狀態(tài)評估流程，針對某在役工藝管道開展定點測厚和面測厚，計算管道腐蝕速率和剩余壽命，有效評估工藝管道腐蝕狀態(tài)，為后續(xù)工藝管道腐蝕管理奠定基礎(chǔ)。

1 工藝管道腐蝕狀態(tài)評估流程

針對煉油工藝管道腐蝕的識別與評估，建立工藝管道腐蝕狀態(tài)評估流程(見圖1)，具體步驟：(1)通過腐蝕機理識別，初步判斷腐蝕發(fā)生類型和部位；(2)采用定點測厚和面測厚相結(jié)合的檢測方法，準確識別管道腐蝕重點部位和程度；(3)通過檢測數(shù)據(jù)計算腐蝕速率，評估腐蝕狀態(tài)和預測剩余壽命，制定科學的檢驗策略。

圖1 工藝管道腐蝕狀態(tài)評估流程

2 某常頂油氣揮發(fā)線腐蝕狀態(tài)評估

2.1 管道腐蝕分析

某常減壓蒸餾裝置加工量為5.0 Mt/a，投用時間為2015年10月。在近一周期原油加工過程中，原油中硫的質(zhì)量分數(shù)平均值為1.44%，原油酸值平均值為0.87 mgKOH/g，屬于含硫低酸原油。原油電脫鹽前、電脫鹽后氯的質(zhì)量濃度平均值分別為148.67 mg/L和1.91 mg/L。在歷年腐蝕檢測過程中發(fā)現(xiàn)常頂油氣揮發(fā)線有明顯的減薄趨勢，為準確識別管道腐蝕部位，對該管道進行全面的腐蝕檢測和評估，該管道相關(guān)參數(shù)見表1，管道單線示意見圖2。

表1 常頂油氣揮發(fā)線相關(guān)參數(shù)

圖2 常頂油氣揮發(fā)線單線示意

從常頂油氣揮發(fā)線運行環(huán)境分析，該管道易發(fā)生鹽酸腐蝕和酸性水腐蝕[7]。從腐蝕類型分析，該管道主要發(fā)生均勻腐蝕，局部易發(fā)生露點腐蝕[8]。同時由于注水、注劑的部位和分布對管道腐蝕的影響較難準確判斷，因此，需采用定點測厚和面測厚相結(jié)合的方法對該管道進行檢測，評估其腐蝕狀態(tài)。

2.2 腐蝕檢測結(jié)果

2.2.1 定點測厚分析

采用超聲波測厚儀對常頂油氣揮發(fā)線進行全面定點測厚，建立管道各部位選點抽測方案。檢測發(fā)現(xiàn)管道存在15處明顯減薄部位(壁厚損失≥1.5 mm)，其檢測結(jié)果見表2。

從表2可以看出，除了常頂揮發(fā)線整體存在均勻腐蝕減薄之外，部分區(qū)域尤其是水平管段上部腐蝕減薄較為明顯，由此可見腐蝕減薄多發(fā)生在氣液兩相混合區(qū)域。為識別管道的明顯減薄部位，需對常頂揮發(fā)線重點部位開展更全面的檢測。

表2 明顯減薄部位壁厚檢測結(jié)果

2.2.2 重點部位面測厚檢測

針對定點測厚識別的明顯減薄部位，采用Tablet-UT面測厚儀進行檢測,識別其腐蝕程度。圖3為ZG13區(qū)域面測厚結(jié)果，C掃描圖反映掃描區(qū)域厚度值，通過不同顏色表示厚度大小，A掃描圖確定掃描點超聲測厚檢測效果。

圖3 ZG13區(qū)域面測厚結(jié)果

采用面測厚的方法對常頂油氣揮發(fā)線重點部位進行檢測，根據(jù)管道部位大小建立多個50 mm×50 mm的掃描區(qū)域，有效識別了各部位的腐蝕減薄程度，面測厚檢測結(jié)果見表3。

表3 重點部位面測厚檢測結(jié)果

2.3 腐蝕狀態(tài)評估

對常頂油氣揮發(fā)線進行腐蝕狀態(tài)評估，計算管道腐蝕速率、極限壁厚和剩余壽命，評估管道適用性，推薦管道的檢測頻次。

2.3.1 腐蝕速率計算

腐蝕速率計算公式為：

(1)

式中：Vl為腐蝕速率，mm/a;T0為初始壁厚，mm;T為檢測壁厚，mm;t為服役時間,a。

2.3.2 剩余壽命計算

根據(jù)相關(guān)工藝管道設(shè)計標準，對管道極限壁厚和剩余壽命進行計算，計算方法分別見式(2)和式(3)。

(2)

式中：Tl為管道極限壁厚,mm；P為設(shè)計壓力,MPa；Do為管道外徑,mm；S為材料許用應力,MPa；E為焊縫系數(shù)；W為焊縫強度折減系數(shù)；y為設(shè)計因子。

(3)

式中，tl為剩余壽命，a;Vl為腐蝕速率,mm/a。

2.3.3 腐蝕狀態(tài)評估結(jié)果分析

腐蝕狀態(tài)評估結(jié)果見表4。

表4 常頂油氣揮發(fā)線腐蝕評估結(jié)果

從表4可以看出，管道各部位最薄壁厚均大于管道極限壁厚，剩余壽命長于下一個檢修周期，管道仍可繼續(xù)使用。建議對管道腐蝕速率大于0.5 mm/a的部位進行監(jiān)控，提高超聲定點測厚檢測頻次到4次/a。

3 結(jié) 論

(1)建立了工藝管道腐蝕狀態(tài)評估流程，并針對常減壓蒸餾裝置常頂油氣揮發(fā)線開展了檢測與評估。

(2)采用定點測厚和面測厚相結(jié)合的檢測方法，識別出管道明顯腐蝕減薄部位15處，其中最薄部位壁厚為8.9 mm，減薄量為5.1 mm。

(3)腐蝕評估計算得出，兩個不同管徑部位的管道極限壁厚分別為3.45 mm和2.59 mm，其最大腐蝕速率分別為1.133 mm/a和0.911 mm/a，剩余壽命分別為4.81 a和6.93 a，管道可在重點監(jiān)測下繼續(xù)使用，推薦檢測頻次為4次/a。