在線式測厚監測與診斷系統在常減壓裝置的應用

孟令校

（大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江 大慶 163411）

近年來，隨著原油雜質不斷增加，原油品質不斷下降，煉化裝置設備及管道的腐蝕問題也越來越嚴重，由腐蝕引發的停工停產及安全環保問題也越來越多。如何對煉化裝置設備及管道腐蝕狀況進行監測與診斷，實時掌握其腐蝕狀況，為開展工藝防腐提供有效數據支持，成為煉化裝置開展防腐控制和防腐管理的一項重要工作。公司常減壓裝置腐蝕狀況比較嚴重，裝置高溫設備及管道曾多次因腐蝕發生泄漏，為此公司在常減壓裝置的高溫、易腐蝕及人工不易到達部位安裝了一套在線式測厚監測與診斷系統，用于實時監測設備及管道的壁厚，診斷其腐蝕狀況，指導常減壓裝置開展工藝防腐工作。

采用在線式測厚監測與診斷系統可以實時監測設備及管道的壁厚變化，掌握其腐蝕狀況，驗證裝置采用的工藝防腐措施的防腐效果，發現腐蝕減薄嚴重和腐蝕速率較大的設備及管道，及時調整優化工藝防腐措施，避免腐蝕泄漏事故的發生。

通過系統計算腐蝕速率并預測設備及管道的剩余壽命，幫助設備管理人員進行腐蝕分析和幫助工藝管理人員開展工藝防腐措施效果評價。

1 常減壓裝置的腐蝕特征

1.1 常減壓裝置的腐蝕形態

（1）低溫H2S-HCI-H2O腐蝕。

（2）高溫S-H2S-RSH（硫醇）腐蝕。

（3）高溫H2S-RCOOH（環烷酸）腐蝕。

1.2 低溫H2S-HCI-H2O腐蝕

表1 常減壓裝置腐蝕環境及發生部位

1.3 低溫H2S-HCI-H2O腐蝕

在常減壓塔上部五層塔盤、塔體及部分揮發線、冷凝冷卻器、油水分離器等部位會發生低溫H2S-HCI-H2O電化學腐蝕。在原油煉制過程中生成的HCI和H2S會隨同輕組分一同揮發，在沒有液態水時（高溫氣相狀態），他們對常減壓裝置設備及管道基本無腐蝕或腐蝕很輕微，但當在冷凝區出現液體水以后便形成腐蝕性很強的H2SHCI-H2O腐蝕體系。其腐蝕過程可用下列反應表示：

在沒有水和氯化氫存在時，H2S與鐵反應：Fe+H2S→FeS+H2↑生成的硫化亞鐵附著在設備及管道表面，對設備及管道基材有一定的保護作用。但有HCI存在時，則發生FeS+2HCI→FeCI2+H2S反應，此反應破壞了FeS保護膜的保護作用。生成的FeCI2是溶解于水的，可以被水沖走。失去保護膜的金屬再次被H2S和HCI腐蝕生成FeS和FeCI2，而FeS又再次被HCI分解失去防護作用，如此反復循環，大大的促進了常減壓裝置設備及管道的腐蝕。

1.4 高溫S-H2S-RSH（硫醇）腐蝕及高溫H2SRCOOH（環烷酸）腐蝕

在常減壓裝置的加熱爐爐管、常壓塔和減壓塔底部、轉油線等溫度高于240℃部位，由于溫度升高，S-H2SRSH腐蝕加劇。一是溫度升高促進了硫、硫化氫及硫醇與金屬的化學反應，二是溫度升高會促使非活性硫的分解，加劇腐蝕活性。從溫度240℃開始發生S-H2S-RSH腐蝕，隨著溫度的升高而加劇高溫硫腐蝕，到430℃腐蝕性最強，到480℃分解接近完全，腐蝕開始減小。同樣溫度對H2SRCOOH（環烷酸）腐蝕速度的影響也非常大，在低溫時，環烷酸對設備及管道基本無腐蝕。在溫度200℃以上開始腐蝕，并隨著溫度升高，腐蝕程度加劇，在靠近環烷酸沸點270～280℃時腐蝕性最強。溫度在升高，環烷酸腐蝕反而減小，當溫度升到350～400℃范圍時，因硫化氫分解生成元素硫，在環烷酸、硫化氫和元素硫的相互作用下，環烷酸的腐蝕加劇。400℃以上時環烷酸氣化完畢，腐蝕開始減小。

2 在線式測厚監測與診斷系統原理及特點

2.1 系統的概述

在線式測厚監測與診斷系統被廣泛應用于石油化工、天然氣開采、儲運、加工等行業中的傳統腐蝕監測技術無法勝任的設備及管道區域，可監測設備及管道介質溫度范圍在-180～600℃之間。針對高溫、高壓、臨氫環境等危險環境和人工不易到達區域，可以提供實時連續、精準的在線監測和腐蝕定量分析。

2.2 系統的組成

在線式測厚監測與診斷系統主要由Permasense傳感器、網關、通訊轉換器、服務器，軟件系統組成，系統構架如圖1所示。

圖1 在線式測厚監測與診斷

2.3 系統的特點

（1）Permasense傳感器采用專利技術，將超聲晶片與惡劣環境分離，使波導桿與被測設備大面積接觸，保證耦合可靠性及數據準確性。（2）Permasense傳感器由高性能電池進行供電，利用無線網絡進行信號傳播，保證數據傳輸穩定可靠，可以有效降低在線式測厚監測與診斷系統的安裝及維護費用。（3）利用非侵入式的安裝方式對-180～600℃的設備及管道進行連續測厚（一般每天采集兩次，采集頻率可設定），可測量壁厚范圍為3～50mm。（4）可以選擇安裝在設備及管道的任何部位，非侵入式安裝能夠保證設備及管道的運行安全。

2.4 系統的使用

（1）在線式測厚監測與診斷系統正常運行后，在局域網任一電腦終端登錄一個IP地址的方式來登錄系統，就可以查看被監測設備及管道的剩余壁厚、剩余壽命及腐蝕速率。（2）在打開0001#常一線泵P9出口管線彎頭的圖譜可以查看該點的測量圖譜，圖2為0001#監測點2020年2月1日～8月1日的6個月檢測數據圖譜，通過在線式測厚監測與診斷系統自定義腐蝕率功能可以計算出這6個月的腐蝕速率為0mm/a，說明這段時間該設備及管道工藝防腐效果較好。

圖2 0001# 常一線泵P9出口管線彎頭的監測圖譜

3 常減壓裝置在線式測厚監測與診斷系統監測點布點

3.1 常減壓裝置常見監測點的選擇

常減壓裝置在線式測厚監測與診斷系統監測點主要根據常減壓裝置的腐蝕特征進行選點，優先選擇高溫、高空、易腐蝕及不易實施人工定點測厚的部位，具體選點原則如下：

（1）初餾、常壓、減壓塔頂冷凝冷卻系統：三塔揮發線直管、彎頭，注劑、注水點前后管線，塔頂空冷/換熱器進出口短節、彎頭，減壓塔頂抽真空器出口彎頭，減壓塔頂空冷器液相線，塔頂分液罐進出口管線，含硫污水泵進出口彎頭；（2）常頂循系統：頂循抽出彎頭，頂循泵出口彎頭，頂循回流線，頂循換熱器出口短節、彎頭；（3）常壓塔：塔頂封頭、4層以上（自上而下）塔壁、各側線抽出口短節、進料段以下塔壁及塔底封頭；（4）常壓塔側線抽出系統：常二線/常三線/常四線及中段回流線（尤其是抽出口第一個彎頭），高溫側線抽出泵出入口彎頭，溫度大于220℃的換熱器殼體、出入口短節及相關管線；（5）減壓塔：塔頂封頭、各段填料和集油箱所對應的塔壁、各側線抽出口短節、進料段以下塔壁及塔底封頭；（6）減壓塔側線抽出系統：減二線/減三線/減四線/減五線/減渣線及中段回流線（尤其是抽出口第一個彎頭），溫度大于220℃的換熱器殼體、出入口短節及相關管線；（7）初餾、常壓、減壓塔底系統：初餾塔底入常壓爐前泵出入口管線，常底、減底渣油線（尤其是渣油泵出入口彎頭）；（8）加熱爐系統：常壓、減壓爐各路出入口管線，常壓轉油線，減壓轉油線；（9）溫度大于220℃的重油段管線變徑部位，如三通、大小頭，尤其是調節閥和截斷閥前后管線；（10）管線、設備存在凝結水，易積液的部位，如減頂瓦斯線的低點。

3.2 常減壓裝置監測點分布（圖3）

圖3 常減壓裝置在線式測厚監測點分布

4 結語

從在線式測厚監測與診斷系統上可以實時查看被監測設備及管道的壁厚變化情況，通過系統分析判斷設備及管道的腐蝕狀況，為調整工藝防腐措施及計劃性維護維修提供依據，對常減壓裝置的設備及工藝管理人員開展防腐工作具有重要的指導意義，有效的提升了常減壓裝置的防腐管理水平。