脈沖渦流腐蝕掃查技術在煉油廠的應用

鄧高升 吳奇兵 劉 佳 覃劍峰 李 建 鄧 盈 覃歸陽

（中海油安全技術服務有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

近年來，國內石油天然氣工業蓬勃發展，開采和煉制的產能也逐年增加。《成品油與新能源發展報告藍皮書（2022-2023）》顯示，我國煉油能力延續增長態勢，至2023年將維持在9.5億噸，位居世界第一[1]。為保障石油煉制的安全生產，煉制裝置的腐蝕防護工作尤為重要。在煉油廠中，多數工藝裝置處于高溫高壓高腐蝕狀態，除了應用較高等級工藝材質防腐之外，日常的腐蝕監檢測工作必不可少。由于多數工藝管道包覆有保溫層，大部分無損檢測設備無法在存在保溫層的情況下對工藝管道進行檢測。然而，拆除保溫層不僅人工成本較高，而且影響工藝管道保溫及運行。為解決這類問題，催生了一批新型的無損檢測技術，其中脈沖渦流腐蝕掃查技術得到了較快的發展和應用[2,3]。該技術最早形成于20世紀80年代，基于瞬變電磁法的一系列不拆保溫層的磁性鋼質管道腐蝕檢測技術研究，推動了脈沖渦流腐蝕掃查技術的進展[4]。脈沖渦流檢測信號包含豐富頻率成分，不僅有檢測表面缺陷的高頻成分，也有可檢測深層缺陷的低頻成分，因而避免了傳統渦流檢測的局限性，具有一次檢測就可獲取多層次缺陷信息的優點，同時具有電磁非接觸耦合的特點，因此有望成為一種快速、大面積的腐蝕檢測技術[5]。

本文采用我司開發的脈沖渦流腐蝕掃查設備，對某煉油廠汽提塔壁進行快速腐蝕掃查，確定了塔壁減薄位置之后，用超聲波測厚儀對壁厚進行了精確測量，驗證了脈沖渦流的掃查結果，最后進入汽提塔內也觀察到了汽提塔壁減薄的狀態。從檢測數據可知，脈沖渦流腐蝕掃查技術可以快速準確發現塔壁減薄區域，提升了腐蝕檢測工作的效率。

1 脈沖渦流腐蝕掃查原理

脈沖渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法，它適用于導電材料。如圖1 所示為脈沖渦流檢測如圖1所示。

圖1 脈沖渦流腐蝕掃查原理圖

當把一塊導體置于脈沖磁場之中，脈沖磁場可以誘導金屬表面產生渦流磁場，該磁場由近表面向遠表面擴散，隨著管道壁厚增加，脈沖磁場強度逐漸變弱。渦流信號衰減時間與被測設備電導率、磁導率及壁厚呈特定函數關系，同時在擴散過程中將產生與激勵磁場方向相反的逆變磁場，通過接受元件感知逆變磁場的衰減變化，通過軟件算法可得到腐蝕缺陷的具體位置及嚴重程度。

2 在煉油裝置腐蝕檢查中的應用

2.1 脈沖渦流對汽提塔壁的掃查

用脈沖渦流腐蝕掃查設備對汽提塔的A、B、C三處塔壁進行了快速掃查。

汽提塔A塔壁經檢測發現壁厚嚴重減薄，A塔壁檢測位置及脈沖渦流圖譜如圖2所示。

圖2 汽提塔A塔壁現場照片及脈沖渦流掃查圖譜

脈沖渦流圖譜顯示該處腐蝕嚴重，腐蝕形態成凹坑形狀。用超聲波測厚儀實測壁厚最大值25.83mm，實測壁厚最小值11.83mm，設計壁厚（22.00+3.00）mm，最大減薄率為52.68%，最小值位于該處貼板上部，減薄值范圍約為（0.07m×0.07m）。

汽提塔B塔壁經檢測發現壁厚嚴重減薄，B塔壁檢測位置及脈沖渦流圖譜如圖3所示。

圖3 汽提塔B塔壁現場照片及脈沖渦流掃查圖譜

脈沖渦流圖譜顯示該處腐蝕嚴重，腐蝕坑壁成斜坡狀，此類腐蝕面積一般較大。用超聲波測厚儀實測壁厚最大值26.12mm，實測壁厚最小值14.76mm，設計壁厚（22.00+3.00）mm，最大減薄率為40.96%，最小值位于人孔正下方焊縫下部區域。

汽提塔C塔壁經檢測發現壁厚嚴重減薄，C塔壁檢測位置及脈沖渦流圖譜如圖4所示。

圖4 汽提塔C塔壁現場照片及脈沖渦流掃查圖譜

脈沖渦流圖譜顯示該處腐蝕嚴重，腐蝕形態成凹坑形狀。用超聲波測厚儀實測壁厚最大值26.17mm，實測壁厚最小值18.90mm，設計壁厚（22.00+3.00）mm，最大減薄率為24.40%，最小值位于貼板左側區域，減薄值范圍約為（0.05m×0.05m）。

2.2 汽提塔減薄位置的觀察

為驗證脈沖渦流掃查結果，在停產檢修期間進入汽提塔觀察塔內壁腐蝕狀況，如圖5所示。

圖5 汽提塔內壁腐蝕狀況

從汽提塔內部腐蝕狀況可以觀察到大面積的腐蝕減薄及局部腐蝕情況。大面積減薄區域的腐蝕坑壁成斜坡狀，局部腐蝕區域的腐蝕坑壁陡直，這些腐蝕特征也很好的體現在脈沖渦流的掃查圖譜中。

3 結語

采用自主研制的脈沖渦流腐蝕掃查設備，對某煉油廠汽提塔內壁腐蝕情況進行了掃查，對掃查發現的腐蝕嚴重部位用超聲波測厚技術驗證，計算了最大最小減薄率，最后在停產檢修期間，進入汽提塔內部，觀測了汽提塔內壁的腐蝕情況。通過以上工作，可以發現：

（1） 脈沖渦流腐蝕掃查技術能快速準確的掃查出塔壁的腐蝕部位，定位準確，掃查圖譜直觀；

（2） 脈沖渦流腐蝕掃查技術結合超聲波測厚檢測，可以精確的測量腐蝕減薄數據；

（3） 脈沖渦流腐蝕掃查技術仍需要在硬件和軟件方面深入研究開發，提高對壁厚的檢測準確率。

總體來講，脈沖渦流腐蝕掃查技術可以在不拆保溫層、工藝不停產的情況下，快速掃查定位工藝管道、罐、容器等的壁厚腐蝕減薄情況，值得在煉油廠等化工企業推廣應用。