硫酸裝置腐蝕風(fēng)險管理淺談

李 穎

（中國石化集團南京化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇南京210048）

腐蝕風(fēng)險管理是對腐蝕相關(guān)故障的可能性及其可能導(dǎo)致的后果進行控制，減小腐蝕發(fā)生的概率和后果，包括正確的選材、通過工藝操作及設(shè)立參數(shù)限值對工藝過程進行控制、對風(fēng)險較高的部位加強監(jiān)測等過程。對事故的分析、安全教育是腐蝕風(fēng)險管理方法的必要組成部分，腐蝕風(fēng)險控制技術(shù)是腐蝕風(fēng)險管理的關(guān)鍵。通過腐蝕風(fēng)險管理，可使裝置腐蝕速率在可接受范圍內(nèi)，保證裝置運行的可靠性和安全性。

1 硫酸裝置腐蝕風(fēng)險管理簡介

硫酸裝置腐蝕風(fēng)險管理主要是在設(shè)備全壽命周期內(nèi)，開展設(shè)備腐蝕危害識別、風(fēng)險評價、風(fēng)險控制及風(fēng)險監(jiān)測，將腐蝕風(fēng)險控制在可接受的范圍內(nèi)。腐蝕危害識別是指腐蝕機理的識別，綜合考慮介質(zhì)、環(huán)境、操作、設(shè)備本體等因素引起的腐蝕。腐蝕風(fēng)險評價是利用基于風(fēng)險評估的設(shè)備檢驗技術(shù)（RBI）、腐蝕分析技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的標準，評價每個腐蝕機理發(fā)生的可能性和后果，并確定設(shè)備各項腐蝕的風(fēng)險等級，便于后續(xù)進行分級管控，從而建立可以減緩或消除腐蝕威脅的方法。腐蝕風(fēng)險控制是針對不同風(fēng)險等級分級管理，在不同的風(fēng)險等級下，采取不同的響應(yīng)措施，需要考慮安全與效益的平衡，在保證安全的同時，達到生產(chǎn)效益的最大化。腐蝕風(fēng)險監(jiān)測是在風(fēng)險控制階段確定需要控制的各項參數(shù)指標后，在腐蝕監(jiān)測階段實施定期監(jiān)測和檢驗，從而控制腐蝕風(fēng)險。

2 硫酸裝置的腐蝕風(fēng)險管理特點

硫酸裝置的大部分設(shè)備管道不屬于壓力設(shè)備，不屬于國家法定檢驗的范疇。現(xiàn)有的文獻資料對硫酸裝置進行RBI檢驗方面的研究較少，通過實踐發(fā)現(xiàn)，利用RBI軟件對硫酸裝置進行風(fēng)險識別存在一定的誤差。一方面，RBI軟件內(nèi)置的邏輯主要針對壓力容器管道進行風(fēng)險識別，而硫酸裝置大部分設(shè)備管道為常壓甚至負壓操作，會導(dǎo)致軟件識別出的失效后果對硫酸裝置不適用；另一方面，硫酸裝置的部分設(shè)備帶有耐酸襯里，軟件計算的腐蝕速率如果是針對基材的腐蝕會導(dǎo)致計算出的腐蝕速率值比正常情況偏大，造成失效可能性偏高，與實際運行狀況不符。

對于腐蝕風(fēng)險的識別除了可參考RBI風(fēng)險分級結(jié)論以外，還可通過定性的方法獲得。某廠的腐蝕風(fēng)險定級方法見表1。

表1 某廠腐蝕風(fēng)險矩陣

表1中，腐蝕風(fēng)險等級=腐蝕失效后果×腐蝕失效可能性，腐蝕失效后果的分析需綜合考慮腐蝕事件本身對安全性、環(huán)境以及經(jīng)濟造成的影響，腐蝕失效可能性與腐蝕事件發(fā)生的概率有關(guān)。用于分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值越多，分析的結(jié)論可靠性越大；運行年份越長的裝置，利用腐蝕風(fēng)險控制技術(shù)得出的結(jié)論就越精確。硫酸裝置作為運行歷史較長的裝置，適合采用該方法進行風(fēng)險分析。

3 硫酸裝置的風(fēng)險管理要求

3.1 數(shù)據(jù)的完整性

數(shù)據(jù)的完整性是腐蝕控制文件編制的基礎(chǔ)，腐蝕控制文件的制定需要裝置大量歷史數(shù)據(jù)的收集和積累，如基礎(chǔ)設(shè)計資料、運行過程資料、裝置維護維修資料、管理資料等。此外，數(shù)據(jù)的準確性也非常重要。

3.2 裝置人員自身經(jīng)驗

對于硫酸裝置，由于設(shè)計年限較久，存在裝置原始的設(shè)計資料不齊全，生產(chǎn)過程出現(xiàn)的故障未記錄的情況，此時裝置人員的生產(chǎn)經(jīng)驗尤為重要，將經(jīng)驗進行收集、總結(jié)，形成文件，是腐蝕控制非常重要的一個步驟。

3.3 變更管理

變更管理是對變更實施過程中產(chǎn)生的風(fēng)險建立和實施風(fēng)險控制措施。腐蝕控制管理中，針對變更管理不僅要關(guān)注其風(fēng)險，更重要的是要關(guān)注發(fā)生變更的原因。例如，一條管線的材質(zhì)從碳鋼升級為不銹鋼，屬于材質(zhì)變更，但是為何要進行材質(zhì)升級，需要分析發(fā)生該變更的原因是材質(zhì)不符合設(shè)計標準的要求，還是某些工藝指標達不到設(shè)計要求導(dǎo)致該管線腐蝕速率失控，通過分析其變更的原因，會很清楚地了解這條管線的歷史背景，進而分析是否還有其他類似的管線也存在該問題，判斷相應(yīng)的腐蝕風(fēng)險是否會增大。通過對變更的深層次原因進行分析，可以很好地掌握裝置的風(fēng)險點，從而達到預(yù)防性維護的目的。

3.4 技術(shù)方案培訓(xùn)

腐蝕控制文件中包含了各專業(yè)與裝置腐蝕問題的關(guān)聯(lián)性，實施人員必須很好地理解腐蝕控制文件的制定邏輯、腐蝕控制方法等內(nèi)容，真正把腐蝕控制文件運用到日常的管理中。提高技術(shù)人員的腐蝕管理水平，需要在腐蝕控制文件制定和實施過程中，做好人員的技能水平和知識的評估，有針對性地提供階段性培訓(xùn)并驗證培訓(xùn)效果。

3.5 專家經(jīng)驗

雖然腐蝕控制文件的制定方法有標準可參考，但要創(chuàng)建一套詳細的高質(zhì)量裝置腐蝕控制文件需要一支有豐富防腐經(jīng)驗的團隊，包含設(shè)備、工藝、操作、檢驗、腐蝕、材料等各方面的人員，人員之間相互合作，共同完成裝置腐蝕風(fēng)險控制文件的制定。

3.6 腐蝕風(fēng)險控制標準流程

腐蝕風(fēng)險控制要與變更管理、檢查和周轉(zhuǎn)計劃、過程危險分析等要素相互融合才能體現(xiàn)其價值。工藝、材料等的變更會影響腐蝕控制文件中的風(fēng)險結(jié)論，因此，腐蝕控制文件是動態(tài)并持續(xù)更新的。此外，每個企業(yè)有各自的管理特點，完全照搬已有標準存在問題，因此腐蝕風(fēng)險控制標準流程需要結(jié)合標準從實踐中不斷摸索形成。

4 硫酸裝置腐蝕控制方法

腐蝕控制方法一般包括選材優(yōu)化、工藝防腐、腐蝕監(jiān)檢測等，最終通過腐蝕控制操作窗口實現(xiàn)各項控制方法的日常管理。某廠硫酸裝置2005年投產(chǎn)，主要包含液硫儲存、液硫焚燒、接觸轉(zhuǎn)化、干燥吸收以及硫酸儲存5個單元。從腐蝕分析來看，主要的腐蝕有：轉(zhuǎn)化器一段出口管線的高溫硫化和氧化腐蝕；余熱鍋爐、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以及換熱系統(tǒng)的露點腐蝕；轉(zhuǎn)化單元、干燥吸收單元和硫酸儲存單元的硫酸腐蝕；高溫帶襯里設(shè)備如焚硫爐、余熱鍋爐管程入口端、轉(zhuǎn)化器及相關(guān)管線的耐火襯里退化等[1]。

要分析上述腐蝕對裝置中各設(shè)備帶來的風(fēng)險情況，除了依據(jù)表1進行腐蝕失效可能性和失效后果的判斷，還需要結(jié)合理論進行計算。例如據(jù)不同材料在硫酸作用下的腐蝕速率[2]，通過理論計算，并結(jié)合實際的測厚數(shù)據(jù)，可以綜合判斷該種材料的失效可能性。硫酸裝置的露點腐蝕計算需要綜合考慮工藝運行參數(shù)、工藝介質(zhì)含量的影響，計算露點與工藝參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，通過控制參數(shù)來控制露點腐蝕的風(fēng)險[3]。

通過將相同材質(zhì)、相同腐蝕機理及相似操作條件下的設(shè)備管線進行回路劃分，將硫酸裝置劃分為16個腐蝕回路，表2和表3分別是硫酸裝置硫化氫焚燒單元腐蝕回路風(fēng)險分級方法、指標控制窗口和風(fēng)險等級之間的關(guān)聯(lián)及其響應(yīng)措施。當指標發(fā)生超標時，針對不同腐蝕風(fēng)險等級下的指標，控制窗口會發(fā)出不同的報警要求，如中等風(fēng)險對應(yīng)的指標采用警示的報警狀態(tài)，其他風(fēng)險等級采用提醒或報警表明不同的響應(yīng)級別，在保證裝置生產(chǎn)效率的同時，達到腐蝕控制的目的。

表2 硫酸裝置硫化氫焚燒單元腐蝕回路指標的風(fēng)險評價

表3 硫酸裝置硫化氫焚燒單元腐蝕回路指標的腐蝕控制操作窗口

5 結(jié)語

硫酸裝置腐蝕控制主要通過腐蝕機理識別、風(fēng)險評估、腐蝕控制操作窗口以及配合腐蝕監(jiān)檢測手段的流程來實現(xiàn)。制定詳細的日常防腐管理策略對裝置的安全運行至關(guān)重要，腐蝕控制文件與現(xiàn)場的實際情況會存在偏差，需要在裝置運行過程中不斷循環(huán)改進，特別是當裝置發(fā)生重大變更或發(fā)生超過風(fēng)險承受水平的故障時，需要重新修訂腐蝕控制文件，保證裝置的安全穩(wěn)定運行。