基于腐蝕控制策略制定優化的防腐蝕管理模式

張旭亮

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315000）

0 引言

煉化裝置腐蝕問題日趨明顯，各煉化裝置“長、穩、安”生產壓力巨大。傳統的防腐管理模式以設備為主，通常為腐蝕事件事后處理并進行原因分析，管理模式不能滿足當前生產形勢的需求。寧波大榭石化有限公司（以下簡稱“大榭石化”）在防腐管理工作實踐中，逐漸形成了以腐蝕控制手冊制定為核心的防腐蝕管理體系。該防腐管理模式的工作流程是對裝置進行腐蝕回路劃分、識別回路腐蝕機理、評估風險，制定監檢測策略，執行監檢測策略，優化腐蝕控制手冊的PDCA 閉環管理流程。該防腐管理模式的目標是“識別風險，監控風險，避免腐蝕事件的發生”，堅持“工藝為主、設備為輔、工藝與設備密切結合”原則，將防腐管理工作逐步轉變為腐蝕事件的事前預防。

1 石化防腐蝕管理模式現狀

1.1 國內煉油企業防腐蝕管理模式

目前原油劣質化趨勢越來越嚴重，高硫/高酸原油加工過程中設備管線的腐蝕問題越來越多。在安全生產的嚴峻形式下，各煉化企業防腐蝕管理手段及管理模式也在不斷完善。

煉廠最初的防腐管理是以各單項的腐蝕監檢測的建立和日常分析為基礎的，僅限于不完備的化驗分析數據的反饋，屬于間接的反饋過程。而后以中石化企業為代表，各設備研究所或防腐所開展裝置的定點測厚工作，停工期間開展裝置腐蝕調查。隨著智能化儀表技術的發展，20 世紀90 年代開始由中科院金屬所的腐蝕監測部開創性地開發了適合煉廠應用的電阻探針技術，逐漸發展到現在煉廠普遍應用的電感探針、在線測厚、電場矩陣等在線監測技術，具備了成熟的腐蝕在線監測技術體系。在腐蝕監檢測手段逐漸完善后，裝置的預知檢維修相關技術成為新的發展趨勢，各種腐蝕風險的識別分析技術得到了發展，如設防值評價[1-2]、腐蝕回路分析等。

1.2 大榭石化防腐蝕管理現狀

目前大榭石化開展的防腐蝕管理工作項目有很多，如在線腐蝕監測、定點測厚、腐蝕事件失效分析、循環水水流速監控、停工腐蝕檢查和裝置工藝防腐等，已具備了一定的防腐工作基礎，但整體上缺乏完備、系統的防腐蝕管理體系，處于“碎片化”管理階段。防腐蝕管理工作面臨的問題主要有：①監檢測手段局限于腐蝕探針和超聲波測厚，測點覆蓋面不足，數據分析不能完全滿足全廠需要，可靠性有待考量；②工藝防腐措施和化驗分析對日常生產運行和設備腐蝕管理的指導性不夠強；③定點測厚選點方案和監測頻次欠完善，有待優化；④隨著人員更新和調整，企業防腐蝕管理人才培養、技術經驗傳承、專業協同方式均急需改善。

1.3 大榭石化防腐蝕管理模式探索

目前企業防腐管理模式下，工藝防腐與設備防腐間結合度較差，防腐管理大多數為事后管理。為實現企業防腐管理“工藝防腐、設備防腐聯動”，提升防腐管理水平和效果，可將各煉油裝置分成若干腐蝕回路，并對各回路的腐蝕機理、腐蝕風險進行識別，在此基礎上對各回路制定針對性的監檢測措施。在回路劃分和風險識別的基礎上，防腐管理工作主體遵照“二八法則”來開展，即將80%的防腐工作精力集中到20%的中高風險的設備及管線上。防腐管理工作的開端就是通過腐蝕回路的劃分和分析找出這20%的中高風險設備及管線。通過國內防腐管理狀況的調研，并結合公司整體的防腐現狀，確定整體的防腐工作思路以腐蝕回路劃分和分析為主線，采用腐蝕完整性管理的理念，確定重點監控部位，建立重點監控部位的腐蝕監控措施，進而通過腐蝕監控措施的反饋數據，進行風險再識別、再分析，形成PDCA 閉環管理模式。

2 防腐蝕管理工作流程

根據相關行業標準、規范和經驗，針對具體裝置的實際工況（原料、流程及選材等）、運行情況，對裝置進行腐蝕回路的劃分，識別每個腐蝕回路的腐蝕機理及腐蝕影響因素，對回路的腐蝕風險進行識別。在此基礎上，確定每個腐蝕回路腐蝕控制的IOW（Integrity Operating Window，完整性操作窗口）[3]，針對性地制定防腐管理所需的化驗分析項目、在線監測方案、定點測厚方案以及停工腐蝕檢查檢查方案。健全企業防腐蝕管理制度，按照腐蝕控制策略開展日常防腐工作，根據監檢測結果不斷完善腐蝕控制策略。

2.1 腐蝕控制手冊的編制

2.1.1 裝置資料收集、分析，裝置選材評價

裝置的生產路線、原料性質、選材情況、操作溫度壓力不同，都會對裝置的腐蝕產生影響。腐蝕回路的繪制及劃分前，應對裝置的基礎資料進行收集、分析，清楚裝置原料來源、原料性質（腐蝕性介質的種類及含量）。

工藝防腐是防腐管理的重要環節，裝置采用的工藝防腐措施，如工藝防腐的方法、注劑的種類和注入量、注劑口位置及結構等應重點關注，并在腐蝕回路圖上進行標注。腐蝕回路分析及監檢測方案的制定與工藝防腐措施密切相關[4-5]。

材料升級是設備防腐的主要手段，在相同的腐蝕性介質中，不同材料的腐蝕風險及腐蝕機理不同。裝置腐蝕機理及腐蝕風險的識別與裝置的實際選材情況密切相關。因此需繪制單獨的材料流程圖或在腐蝕回路圖上對材料進行標注（腐蝕材料流程圖），便于精確識別腐蝕機理判斷腐蝕風險。

溫度、壓力對介質的相態（氣相、液相）影響較大，同樣的介質不同相態下的腐蝕機理及風險影響較大。腐蝕回路的劃分及腐蝕機理識別應以實際操作溫度為準，應特別關注實際操作溫度與設計溫度偏差較大時管線設備的腐蝕風險識別。

2.1.2 腐蝕機理的識別與回路的劃分

腐蝕回路劃分是以裝置的腐蝕機理的識別為基礎。依據對腐蝕有重要影響的工藝參數、介質狀態、選材等對每一條管線/設備可能存在的腐蝕機理進行識別[6-8]。將同一個工藝流程段的主要腐蝕機理相同的設備和管線劃分為同一回路。每個腐蝕回路應具有相近的腐蝕特性參數，如腐蝕性物質種類、溫度、壓力等，其主要腐蝕機理相同。在回路中，這些參數可能是一個范圍，但不會對整體腐蝕特性產生大的影響。

腐蝕回路劃分的目的是通過腐蝕回路劃分，對回路進行腐蝕機理和風險識別，最終實現防腐管理的分級管控。因此，同一個腐蝕回路的不同設備可能存在不同的腐蝕機理，但其主要腐蝕機理及腐蝕管控措施應相同。

2.1.3 腐蝕分析及腐蝕風險識別

根據回路可能發生的腐蝕類型的影響因素、受影響的材料，結合每個回路的操作介質、溫度、壓力、選材等對回路存在的腐蝕風險進行分析，分析每一種腐蝕類型在該回路發生的條件、發生的部位及操作條件對該腐蝕的影響。根據每種腐蝕機理發生的可能性及發生腐蝕造成泄漏后可能造成的影響，對每個回路每種腐蝕機理的腐蝕風險進行評估（圖1）。最終根據每個腐蝕回路的腐蝕風險分析，繪制整個裝置的腐蝕風險矩陣（圖2）。

圖1 常減壓裝置腐蝕風險評估匯總

圖2 腐蝕風險矩陣

2.1.4 防腐管理完整性操作窗口參數的確定

根據對裝置腐蝕回路劃分、腐蝕機理識別及腐蝕風險分析，明確對裝置腐蝕影響較大的關鍵參數（如原料中腐蝕性介質含量、溫度、壓力、流速等）；針對裝置采取的工藝防腐措施，確定工藝防腐效果的評價指標。結合行業經驗、裝置實際工況，確定這些關鍵參數和評價指標的控制范圍，即IOW 參數。生產運行應在確定的IOW 參數范圍內，應明確IOW 參數超標后應采取的措施和可能造成的腐蝕風險。

2.1.5 腐蝕監檢測方案的制定

腐蝕監檢測方案包括防腐管理相關的化驗分析方案、在線監測方案、定點測厚/隱患隱患排查方案、停工腐蝕檢查方案。

根據IOW 參數控制的要求，制定滿足需求的防腐管理相關的化驗分析方案，結合行業規范及實際情況，對提出相關化驗分析的頻次要求。

根據對裝置腐蝕回路風險分析，對中高、高風險腐蝕回路可采取在線腐蝕監測的手段對回路的腐蝕情況進行在線持續監測。煉化企業常用的腐蝕在線監測手段包含電感探針、在線測厚、在線pH 等。電感探針靈敏性較高，可用于評價工藝防腐效果，指導工藝防腐工藝的調整?？稍诠に嚪栏c后采取電感探針監測。在線測厚可安裝于中高風險腐蝕回路，人工檢測不方便的部位，實現對高風險部位的持續監測。

在腐蝕回路劃分和腐蝕風險識別的基礎上，制定定點測厚方案和腐蝕檢查方案。定點測厚點的分布應覆蓋所有中高腐蝕風險回路，腐蝕風險越高的回路定點測厚點的設置應越多。并根據對回路的腐蝕分析，結合不同腐蝕類型的特點，針對性的設定測厚點。如高溫硫和環烷酸腐蝕受流速影響較大，因此對于流速較高或流態有明顯改變的部位（泵出口和調節閥后彎頭、三通）應重點關注；低溫下硫化氫腐蝕環境，管線的流動死區部位可能出現積液造成腐蝕加劇，流動死區部位（如安全閥前、換熱器副線等）應重點關注。停工期間檢修任務大，停工腐蝕檢查方案指出了中高腐蝕風險回路的重點檢查部位。

2.2 腐蝕控制手冊的執行

為將腐蝕控制手冊的應用落到實處，使其真正發揮作用，需要建立有效的執行機制。

2.2.1 腐蝕控制手冊的審核

腐蝕控制手冊制定后，應組織裝置工藝、設備技術人員共同審核。制定的腐蝕監檢測措施的合理性及可行性應得到裝置工藝和設備人員的認可和知曉，并在后期的生產運行中共同執行。

2.2.2 腐蝕管理體系的建立

煉化企業應建立防腐蝕管理小組，制定防腐蝕管理制度和考核細則。以腐蝕控制手冊為基礎，指導、監督日常防腐工作的開展和執行。建立防腐蝕月報制度，對當月腐蝕管控指標、防腐工作的開展情況進行總結分析，及時識別運行過程中的腐蝕風險并采取措施。

2.2.3 腐蝕控制手冊的優化和完善

定期對腐蝕控制手冊進行優化和完善。腐蝕控制手冊的制定是基于當前裝置當前工況制定的，當裝置原料明顯改變、裝置流程有大的變動或設備選材有改變時，應重新對腐蝕控制手冊進行優化和完善。隨著裝置防腐工作的開展和數據積累，也應及時對手冊原有的腐蝕機理識別、風險評估等內容進行優化。

3 防腐蝕管理工作成效

目前大榭石化已完成重交瀝青裝置、催化裂解裝置、硫磺聯合裝置腐蝕控制手冊的編制工作，并根據手冊制定的監檢測建議，指導完善日常的防腐管理工作，取得了顯著的成效。

3.1 裝置技術人員防腐專業水平和防腐意識增強

裝置技術人員通過參與腐蝕控制策略的編制，對本裝置的腐蝕情況有了更全面的認識，對裝置生產運行期間、停工檢修期間可能存在的腐蝕問題有了更深入的了解，了解了各種腐蝕的影響因素和裝置材料選擇的影響。生產與設備技術人員的共同參與，使技術人員認識到工藝防腐、工藝參數的控制對防腐管理的重要性，整體的防腐意識得到極大提高。了解每一個工藝指標控制的意義和超標后可能造成的腐蝕影響，有助于生產運行中根據這些指標識別腐蝕隱患。

例如，根據對重交瀝青裝置的腐蝕分析和風險識別：常壓塔頂介質中Cl-含量較高，奧氏體不銹鋼在該環境下存在極高的應力腐蝕開裂風險，不建議塔頂系統使用300 系列奧氏體材料。雙相鋼耐Cl-應力腐蝕開裂的能力有所提高，但常頂實際應用中卻經常發現有裂紋出現，主要是由于雙相鋼在制造過程中組織不均勻或焊接過程中熱影響區附近的金相組織變化造成，雙相鋼裂紋也多出現在焊縫周圍。常頂油氣在純氣相環境下腐蝕輕微，但當有水出現時尤其是剛有液相水出現時腐蝕嚴重（圖3～圖4）。塔頂注劑點區域級注劑點后可能出現局部水露點，產生局部腐蝕可能性較高。重交瀝青裝置常壓塔頂采用16MnR+S2205 材料，識別了塔頂的腐蝕風險后，在裝置停工腐蝕檢查時，安排了塔頂封頭焊縫的PT 檢測和塔頂注劑管線的拆保溫測厚檢查。檢測結果發現，塔頂封頭環焊縫周圍有大量裂紋，塔頂揮發線注水口環焊縫腐蝕深度約5 mm，緩蝕劑注劑管幾乎腐蝕殆盡（圖5）。檢修期間對這些部位進行針對性檢查及處理，消除了運行期間的隱患。

圖3 塔頂揮發線內外形貌

圖4 注水+氫氧化鈉注劑口短接內外形貌

圖5 塔頂封頭焊縫裂紋

3.2 確定防腐完整性操作窗口，完善化驗分析項目

原先的工藝防腐控制指標和分析項目與生產線上的產品或過程指標、分析項目混在一起，降低了對防腐管控指標的關注度。通過腐蝕回路的劃分和腐蝕機理的識別，梳理確定了各裝置的完整性操作窗口，并完善了部分缺少的化驗分析項目。防腐完整性操作窗口的確定是設備完整性管理的體現，可以提高防腐管理工作的管理效率和效果。

3.3 建立了裝置在線腐蝕監測系統

在裝置腐蝕分析及風險識別的基礎上，在重交瀝青裝置、催化裂解裝置、硫化聯合裝置計劃新增電感探針監測點12 處、在線測厚監測點48 處，建立了裝置的在線腐蝕監測系統。在線腐蝕監測系統實現了裝置中高腐蝕風險部位的實時監控。在線電感探針主要用于實時監測工藝參數變化、工藝注劑變化后介質腐蝕性的變化趨勢，裝置可根據在線電感探針的數據及時調整工藝參數和注劑量，提高工藝防腐效果。在一定程度上減少了注劑使用量，降低生產成本。在線測厚的應用實現了人工檢測困難的高風險部位的實時檢測，降低了運行過程中人工檢測的檢測成本和安全風險。

3.4 優化定點測厚方案，指導腐蝕調查開展

通過對裝置回路劃分、腐蝕機理識別和風險評估，在對每一條管線設備腐蝕機理和腐蝕影響因素分析的基礎上，對現有的頂點測厚方案進行完善，并結合歷史檢測數據和風險評估對測厚頻次進行優化。使定點測厚方案覆蓋面更廣、更完善，優化頻次后整體檢測量降低，節省了檢測成本。此外，腐蝕控制手冊給出的腐蝕調查方案，可指導停工檢修方案的制定，使腐蝕檢查工作更具針對性，提高腐蝕檢查的目的性和預判性，提升腐蝕檢查效率，給發現腐蝕問題的整改預留更多時間。

4 后期防腐蝕管理工作計劃

4.1 開展其余裝置腐蝕控制策略制定工作

目前已完成3 套生產裝置腐蝕控制策略的制定，提高了生產管理人員的防腐專業水平和管理效率。后期繼續在其余裝置推行腐蝕控制策略的制定工作，明確上下游生產裝置防腐管控的關聯，逐步實現上下游生產裝置防腐管理工作的聯動，打破裝置間的防腐管理壁壘。

4.2 建立腐蝕信息化平臺，提高管理效率和效果

在腐蝕控制策略制定的基礎上，建立腐蝕信息化管理平臺。腐蝕信息化管理平臺作為防腐管理的工具，可大大提升管理效率和效果。將腐蝕控制策略制定的監檢測數據自動統計匯總到平臺，通過后臺運算實現自動分析和預警。另外，信息化平臺的應用也有利于防腐管理數據的傳承。

4.3 健全防腐管理制度，完善企業防腐蝕管理體系

腐蝕控制策略的制定，必須落地執行才能起到效果。策略的執行需要對應的組織架構和管理制度監督。后期在策略執行過程中要不斷健全防腐管理制度，明確防腐管理分工及職責，完善企業的防腐蝕管理體系。

5 結束語

（1）腐蝕只能被減緩，不能被阻止。所有的防腐措施只是減緩了腐蝕的速度，降低腐蝕事件的可能。防腐管理工作者應樹立正確的工作目標：識別風險，監控風險，避免腐蝕事件的發生。目前常用的腐蝕隱患排查手段是測厚排查和脈沖渦流掃查，應根據腐蝕控制手冊制定科學的隱患排查方案。在中高腐蝕風險的回路上投入更多精力開展隱患排查，提高隱患排查的效率，降低檢測成本。

（2）堅持“工藝為主、設備為輔、工藝與設備密切結合”的原則，實現防腐管理能力的提升。防腐管理工作應重視工藝對腐蝕造成的影響。當操作工況偏離設計工況時，應及時分析工況改變可能對腐蝕造成的影響，并采取管控措施，實現腐蝕事件的事前預防。

（3）腐蝕控制手冊是基于特定裝置、特定工況下制定的。生產工況并非一成不變，管理人員對防腐的認識也在不斷提升，因此腐蝕控制手冊也是需要在防腐工作開展過程中不斷完善的。應形成一個劃分腐蝕回路、識別腐蝕風險、制定腐蝕防控策略、執行腐蝕防控策略，根據監檢測結果優化腐蝕防控策略的PDCA 防腐蝕管理模式。