石油煉化設備腐蝕檢測技術與防腐措施應用分析研究

張金巖，侯文濤

（山東濱化濱陽燃化有限公司，山東 濱州 251800）

0 引言

隨著科技和時代的進步，人們對化工產品的需求不斷增加，促進了石油化工行業的快速發展。我國是世界上最大的石油進口國和出口國，我國出產的石油在品質和產量上滿足不了人們的需求，我國石油本身質量和品質較差，其含鹽量、含硫量、密度大和酸性大，在后期使用和煉化過程中由于加入增油劑而使氮、氯等物質的含量增加，需要在后期進行加工處理。由于我國進口的原油量巨大，進口原油的品質和國家不同，導致石油的硫、氮和酸等含量不同，煉化過程中對煉化設備的腐蝕影響很大[1-2]。

我國進口原油的多樣化和劣質化趨勢導致對煉化設備和管道的腐蝕問題越來越突出，引起人們的關注，對設備和裝置的長周期運行產生嚴重的影響和威脅，威脅企業正產的生常運行，成為企業需要面對的主要任務[3]。目前，各煉化企業也在積極應對煉化設備腐蝕問題，在設備腐蝕監測、防腐工藝和材料等方面進行大量的研究，但是由于腐蝕監測技術不到位、經濟成本投入不足和專業技術人員缺失，導致煉化設備和管道因腐蝕發生泄漏，進而停工、停產，非計劃停車，進而發生泄漏、火災、人員中毒和爆炸事故。因此，我們必須認真分析腐蝕的原因，吸取事故教訓，提升腐蝕監測技術和防腐技術的進步，提高煉化企業設備安全和生產管理水平。

1 煉化設備腐蝕檢測技術簡述

1.1 交流電磁場檢測技術

交流電磁場檢測技術又名ACFM，是一種利用交流電電壓降法對設備的腐蝕狀況進行無損檢測的技術，可以對所有金屬結構的表面或近表面腐蝕缺陷進行快速而不接觸的檢測[4]。其工作原理是利用探頭感應出的均勻交流電流，在設備腐蝕、缺陷或者裂紋等位置產生擾動，從而引起交流電流空間磁場的特殊變化，利用檢測傳感器檢測空間磁場的變化信號就可以實現對煉化設備上缺陷的描繪和檢測，其檢測技術的工作原理示意如圖1 所示[5]。

圖1 腐蝕交流電磁場檢測技術原理示意圖

1.2 脈沖渦流檢測技術

脈沖渦流監測技術是一種半定量的無損檢測技術，可以對包括非磁性材料和磁性材料壁厚損傷和缺陷進行快速定位和掃查，在對檢測設備進行檢測時無需對其進行表面處理和保溫層拆除，尤其適合對存在風險的在役管道內壁腐蝕缺陷進行檢測，該技術具有安全、高效和定位快速的優勢。但是其檢測技術不能實現對氣泡、小裂痕和夾雜物等細小的缺陷進行腐蝕監測，在對檢測設備不拆除表面保溫層時，會受到探頭直徑和脈沖穿透性能力、提離距離等方面的限制，所以對高風險部位或者設備進行檢測時，需要對設備表面的保溫層進行拆除后再進行檢測，提高檢測技術的準確性[6-7]。具體見圖2。

圖2 脈沖渦流檢測技術原理示意圖

1.3 超聲波測厚檢測技術

超聲波測厚檢測技術又稱之為貼片式無源測厚檢測技術，是在原人工定點測厚技術的提升和代替，該技術主要包括貼片式傳感器、手持式探測器、延長線和配套的檢測分析軟件[8]。具體見圖3。

圖3 超聲波測厚檢測技術示意圖

超聲波測厚檢測技術可以實現對高風險、高空等設備部位的測厚檢測，實現免搭設腳手架和免拆除表面保溫層的設備檢測，可以降低常規定點檢測的操作風險，常應用在有涂層、保溫層和埋地管道等設備的測厚檢測。但是由于受到超聲波壓電的影響，超聲波測厚檢測智能檢測設備表面溫度大于130 ℃和直徑大于50 mm 的設備和管道[9]。

2 煉化設備腐蝕防護技術的應用狀況分析

2.1 設備表面做涂料防腐處理

目前，易腐蝕的設備表面做防腐處理技術主要可以分為非金屬涂層、碳鋼滲鋅鋁、Ni-P 鍍技術和內襯聚四氟乙烯材料等。其中石油煉化裝置在冷換熱器等設備防腐處理中主要采用碳鋼滲鋅鋁溶液的處理技術，并且取得了較好的效果；在油品儲罐以及大型消防水儲罐在防腐處理中一般采用涂層防腐處理技術，涂鈦鈉米聚合物涂料、Zare 涂料和TH-9XX 系列涂料，也取得了較好的防腐效果[10]。

2.2 工藝防腐措施

目前我國的大型石油煉化企業都在力求通過降低原油的含硫量和酸值的來源，但是由于受制于原油來源、種類和輸運儲運等條件，導致現階段煉化企業所使用的原油質量不能滿足要求，通過原油混比參煉的方式煉化石油的酸值和含硫量，降低原油對其設備的腐蝕，需要提前檢測了解不同批次原油的含硫量和酸值，并對其進行分類分批次儲存，通過嚴格控制混煉原油的比例來減低對設備和管道的腐蝕。

目前，最常用原油電脫鹽和加注防腐劑的方式控制煉化原油的指標，一般原油經過一級、二級電脫鹽技術的處理可以控制原油的含鹽量在3 mg/L 以下，含水量（質量分數）控制在0.3%以下。同時，電脫鹽也面臨以下問題：一是電脫鹽不能有效的脫除有機氯，反而會增加其含量；另一方面部分企業為節約用水采用酸性水提升凈化水導致原油中的硫、氯等腐蝕物的含量不降反增，處理技術與國外先進技術存在較大的差距。

加注防腐注劑是石油煉化裝置常采用的防腐技術措施，主要應用于低溫部位工藝防腐的催化裂化、常減壓裝置蒸餾等裝置的分餾塔塔頂系統。但是各企業所采用的的防腐注劑的種類、數量、加入注劑的位置、加入注劑的方式以及注水水質等方面各不相同。目前石油煉化企業也有少量采用在高溫部位注入緩蝕劑來減少對設備和管道的腐蝕，但是還有一些問題需要進行解決和研究。

2.3 設備做陰極保護處理

目前大型石油煉化企業在廠區埋設管道做陰極保護的防腐處理措施的企業較少，不作為主流的設備防腐處理應用辦法。

2.4 設備材質采用防腐材料

目前我國石油煉化企業在設備低溫部位一般采用以碳鋼為主材質，針對易容易發生腐蝕的部位和設備采取設備材質升級，采用300 系列不銹鋼、08Cr2AlMo、2205 雙相鋼等材質，也有部分企業采用0Crl3+16MnR 復合材料來提升設備的抗腐蝕的性能。在石油煉化企業高溫部位管線腐蝕受到原油物料的影響較大，含硫量和含酸量對設備和管線的腐蝕作用效果明顯，目前主要設備采用300 系列不銹鋼為主的材料，腐蝕的重點部位采用316L 材質。

3 腐蝕監測

1）腐蝕探針。選取常減壓裝置減三泵入口垂直管線腐蝕探針，腐蝕曲線見圖4。

圖4 減三泵入口垂直管線腐蝕探針腐蝕曲線圖

按照NACE-RP0775—2005 對腐蝕程度中的規定，減三管線腐蝕速率最高為1.2 mm/a，屬于極其嚴重腐蝕。

3.1 腐蝕速率的影響因素

根據生產數據顯示，2018 年12月份原油分為2 批，其中 2018-12-09—2018-12-14 為一批，2018-12-15—2018-12-27 為第二批，化驗顯示第二批原油的酸值大于第一批。

通過對比圖5～圖6 發現管道腐蝕速率與原料酸值呈正比關系，酸值越高，腐蝕速率越高。

圖5 2018 年12 月份原油酸值變化趨勢

圖6 12 月份減三線腐蝕速率變化趨勢

3.2 腐蝕速率與煉量的關系（表1）

表1 腐蝕速率與煉量關系表

煉量降低后（下降15.6%），腐蝕速率下降（19.5%），腐蝕程度減緩。