煉化企業(yè)基于腐蝕回路的防腐管理體系的建立與運(yùn)行

張 強(qiáng),吳秀虹

(中國(guó)石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000)

1 實(shí)施背景

隨著原油劣質(zhì)化日趨嚴(yán)重,腐蝕問(wèn)題逐漸成為影響煉化裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。腐蝕不僅給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失,也是造成安全事故的主要原因。近年來(lái),某石化分公司腐蝕失效問(wèn)題時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重影響裝置的安全運(yùn)行。強(qiáng)化腐蝕防控,減少腐蝕泄漏的發(fā)生,提升防腐管理水平已成為安全生產(chǎn)的迫切需要。

煉化裝置的設(shè)備管理活動(dòng)日益系統(tǒng)化,基于風(fēng)險(xiǎn)的管理方法已成為發(fā)展趨勢(shì),隨著設(shè)備完整性管理的不斷深入,開(kāi)展體系化的防腐管理勢(shì)在必行。

2 防腐管理體系構(gòu)架及總體目標(biāo)

腐蝕回路以裝置的工藝流程為基礎(chǔ),依據(jù)工藝參數(shù)、介質(zhì)狀態(tài)和材質(zhì)等來(lái)判定腐蝕機(jī)理,將同一個(gè)工藝流程段的同一腐蝕機(jī)理所包含的設(shè)備和管線劃分為同一回路,以便于監(jiān)測(cè)、分析和管控。

基于腐蝕回路的防腐管理體系是一個(gè)不斷優(yōu)化的閉環(huán)管理過(guò)程,其基本構(gòu)架如圖1所示。

圖1 腐蝕回路防腐管理基本構(gòu)架

體系化防腐管理的總體目標(biāo):一是通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段和管理,監(jiān)控和指導(dǎo)工藝防腐,控制或減緩腐蝕,減少設(shè)備損失和經(jīng)濟(jì)損失;二是通過(guò)系統(tǒng)化的隱患識(shí)別、檢測(cè)監(jiān)測(cè)和分析評(píng)估,發(fā)現(xiàn)隱患,減少泄漏,開(kāi)展預(yù)知性維修,防止發(fā)生因腐蝕造成的重大安全事故。

3 防腐管理體系的建立與實(shí)施

主要以常減壓蒸餾裝置為例,來(lái)介紹防腐管理體系的建立與運(yùn)行。

3.1 腐蝕風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

通過(guò)對(duì)常減壓蒸餾裝置工藝流程的分析,結(jié)合溫度、介質(zhì)和選材等,將常減壓蒸餾裝置劃分為19個(gè)腐蝕回路。圖2是常減壓蒸餾裝置常壓塔單元腐蝕回路。圖2中明確標(biāo)出了每個(gè)回路涉及的設(shè)備、管道及主要腐蝕機(jī)理[1-2]。

圖2 常減壓蒸餾裝置常壓塔單元腐蝕回路

利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對(duì)回路中的腐蝕機(jī)理進(jìn)行評(píng)級(jí),劃分出每種腐蝕機(jī)理的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。常減壓蒸餾裝置腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估匯總見(jiàn)表1。

從表1可以看出,常壓塔頂腐蝕回路CC-12是常減壓蒸餾裝置腐蝕風(fēng)險(xiǎn)最高的回路。

下面以該回路(見(jiàn)圖3)為例介紹防控策略的制定、執(zhí)行、分析和優(yōu)化。CC-12腐蝕回路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表見(jiàn)表2。表3是CC-12回路化驗(yàn)分析方案。

表2 CC-12腐蝕回路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表

表3 CC-12回路化驗(yàn)分析方案

圖3 常壓塔頂腐蝕回路CC-12

3.2 腐蝕防控策略的制定[3]

3.2.1 化驗(yàn)分析方案

化驗(yàn)分析是對(duì)腐蝕回路內(nèi)腐蝕性介質(zhì)或腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行定量分析,并根據(jù)重要程度確定合理的檢測(cè)頻次(見(jiàn)表3)。

3.2.2 在線腐蝕監(jiān)測(cè)方案

在線腐蝕監(jiān)測(cè)是在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)設(shè)備腐蝕或破壞進(jìn)行連續(xù)的系統(tǒng)測(cè)量,其目的是在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,發(fā)現(xiàn)設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象,揭示腐蝕過(guò)程。表4是CC-12回路在線監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案。

表4 CC-12回路在線監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案

3.2.3 定點(diǎn)測(cè)厚方案

定點(diǎn)測(cè)厚主要是針對(duì)設(shè)備、管道的均勻腐蝕和沖刷腐蝕,根據(jù)管道的剩余厚度及腐蝕速率預(yù)判出該系列管道的剩余壽命。表5是CC-12回路定點(diǎn)測(cè)厚方案。

表5 CC-12回路定點(diǎn)測(cè)厚方案

3.2.4 隱患排查方案

隱患排查是對(duì)其他監(jiān)檢測(cè)手段的補(bǔ)充,依據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,結(jié)合裝置運(yùn)行、檢驗(yàn)歷史等情況,制定隱患排查方案,包括脈沖渦流、超聲測(cè)厚、小接管和紅外熱成像等。CC-12回路隱患排查方案見(jiàn)表6。

表6 CC-12回路隱患排查方案

3.2.5 停工腐蝕調(diào)查方案

腐蝕檢查的目的是了解運(yùn)行一個(gè)周期后設(shè)備損壞及腐蝕情況,對(duì)該周期該裝置所采取的各項(xiàng)防腐措施的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)也為下一周期需要采取的設(shè)備及工藝防腐措施提供依據(jù)。CC-12回路停工腐蝕調(diào)查方案見(jiàn)表7。

表7 CC-12回路停工腐蝕調(diào)查方案

3.3 腐蝕防控策略的落實(shí)與執(zhí)行

3.3.1 化驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析

每周通報(bào)常頂含硫污水鐵離子、氯離子化驗(yàn)數(shù)據(jù),每月分析上述指標(biāo)的變化趨勢(shì),評(píng)估異常數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成的影響,并采取相應(yīng)防控措施。

3.3.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)跟蹤

常壓塔頂腐蝕回路CC-12布置7個(gè)在線測(cè)厚點(diǎn),2個(gè)電感探針。每日跟蹤查看、防腐周報(bào)定期通報(bào)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行情況,開(kāi)展異常數(shù)據(jù)對(duì)比分析。表8是CC-12常壓塔頂腐蝕監(jiān)測(cè)表。

表8 CC-12常壓塔頂腐蝕監(jiān)測(cè)表

3.3.3 定點(diǎn)測(cè)厚數(shù)據(jù)對(duì)比

每季度末,對(duì)測(cè)厚數(shù)據(jù)對(duì)比,計(jì)算腐蝕速率,分析總結(jié)腐蝕狀況。季度末定點(diǎn)測(cè)厚記錄表見(jiàn)表9。

表9 季度末定點(diǎn)測(cè)厚記錄表

對(duì)比三個(gè)季度定點(diǎn)測(cè)厚數(shù)據(jù),大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位存在減薄趨勢(shì),其中484483,484523和484543等監(jiān)測(cè)點(diǎn)部位減薄率超過(guò)20%,需重點(diǎn)關(guān)注并持續(xù)跟蹤。

3.3.4 隱患排查方案落實(shí)

按照隱患排查方案,開(kāi)展隱患排查,減薄超過(guò)20%的部位,進(jìn)行強(qiáng)度校核,列入高風(fēng)險(xiǎn)管控臺(tái)賬。

3.3.4.1 脈沖渦流掃查

2022年8月,對(duì)常壓塔頂回路CC-12進(jìn)行脈沖渦流掃查,發(fā)現(xiàn)常頂空冷EC-102出入口管線43號(hào)短節(jié)減薄率為40.14%。圖4是常頂空冷EC-102出入口管線43號(hào)短節(jié)現(xiàn)場(chǎng)照片及脈沖渦流掃查圖對(duì)比。

圖4 短節(jié)現(xiàn)場(chǎng)照片及脈沖渦流掃查

3.3.4.2 常規(guī)超聲測(cè)厚

2023年1月對(duì)常壓塔頂回路CC-12繼續(xù)隱患排查,減薄現(xiàn)象加劇。表10是常壓塔頂回路CC-12測(cè)厚統(tǒng)計(jì)。

表10 常壓塔頂回路CC-12測(cè)厚統(tǒng)計(jì)

3.3.4.3 紅外熱成像檢查

2022年二季度檢查發(fā)現(xiàn)EC102/1.2.4.8四臺(tái)空冷器存在管束堵塞情況。要求運(yùn)行部及時(shí)進(jìn)行管束沖洗,并優(yōu)化工藝操作防止出現(xiàn)偏流現(xiàn)象。圖5和圖6是EC102/1.2紅外圖像。

圖5 常減壓蒸餾EC102/1紅外圖像

圖6 常減壓蒸餾EC102/2紅外圖像

3.3.5 停工檢修腐蝕調(diào)查實(shí)施

常壓塔頂腐蝕回路CC-12停工腐蝕調(diào)查發(fā)現(xiàn)了一些典型腐蝕問(wèn)題(見(jiàn)圖7和圖8),塔頂人孔接管內(nèi)壁、塔壁、頂封頭及內(nèi)構(gòu)件表面附著一層黑色銹垢,厚約5 mm,除去銹垢,垢下密布蝕坑,蝕坑深約1～2 mm,局部蝕坑連成片,塔頂揮發(fā)線短節(jié)內(nèi)表面密布蝕坑,蝕坑深約2 mm。

圖7 C102頂封頭腐蝕形貌

圖8 C102頂揮發(fā)線塔內(nèi)短節(jié)腐蝕形貌

3.4 防控策略的數(shù)據(jù)分析與總結(jié)

自2022年12月中旬以來(lái),CC-12回路經(jīng)過(guò)一系列的監(jiān)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)空冷器的入口管線減薄明顯且空冷器有堵管現(xiàn)象。

分析表明,原油鹽含量和水含量均偏高,電脫鹽合格率降低,塔頂?shù)穆入x子增加,HCl-H2S-H2O型腐蝕加重,是空冷入口管線減薄的主要原因[4]。

3.5 腐蝕防控策略的優(yōu)化

3.5.1 加強(qiáng)防腐管理及各項(xiàng)措施的落實(shí)

嚴(yán)格落實(shí)工藝防腐措施,強(qiáng)化進(jìn)廠原油管控,提高電脫鹽合格率,同時(shí)將常頂注水由含硫污水回注改為注軟化水[5]。

3.5.2 定點(diǎn)測(cè)厚優(yōu)化

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù),調(diào)整定點(diǎn)測(cè)厚的位置及檢測(cè)頻次,重點(diǎn)關(guān)注減薄>20%的點(diǎn)位,形成高風(fēng)險(xiǎn)部位管控清單(見(jiàn)表11)。

表11 高風(fēng)險(xiǎn)部位管控清單

3.5.3 在線監(jiān)檢測(cè)優(yōu)化

依據(jù)在線監(jiān)測(cè)趨勢(shì)圖,將長(zhǎng)期數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯變化的探針、在線測(cè)厚點(diǎn)移至腐蝕速率較高的部位,切實(shí)發(fā)揮在線檢測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。表12是在線監(jiān)檢測(cè)優(yōu)化調(diào)整情況。

表12 在線監(jiān)檢測(cè)優(yōu)化調(diào)整情況

3.5.4 隱患排查方案優(yōu)化

加大脈沖渦流檢測(cè)頻次及覆蓋率,每季度開(kāi)展脈沖渦流檢測(cè),紅外熱成像同步進(jìn)行。

4 實(shí)施效果

體系化管理已覆蓋公司重點(diǎn)裝置68個(gè)主要腐蝕回路,基于腐蝕回路的防腐管理體系正在不斷優(yōu)化。開(kāi)展了近百次腐蝕隱患排查,發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)部位320余處,采取了定期監(jiān)測(cè)、碳纖維補(bǔ)強(qiáng)和管線更換等措施,減少了泄漏風(fēng)險(xiǎn)(見(jiàn)圖9),消除了腐蝕造成的事故隱患。

圖9 近期腐蝕泄漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語(yǔ)

以常減壓蒸餾裝置及其重點(diǎn)腐蝕回路為例,介紹了煉化企業(yè)基于腐蝕回路“腐蝕風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別→腐蝕防控策略制定→腐蝕防控策略落實(shí)與執(zhí)行→腐蝕防控策略的數(shù)據(jù)分析與總結(jié)→腐蝕防控策略優(yōu)化”的防腐管理體系的建立與運(yùn)行。體系化管理深化了工藝防腐與設(shè)備防腐的融合,“管設(shè)備要管設(shè)備運(yùn)行”的思想越來(lái)越受到重視,解決了以往對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果關(guān)注度不夠、腐蝕狀態(tài)跟蹤不及時(shí)等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)監(jiān)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析總結(jié),實(shí)現(xiàn)了腐蝕狀況預(yù)測(cè)及設(shè)備預(yù)知性維修,提高了腐蝕防護(hù)管理水平。