石油炼化企业的腐蚀检测基础技术

顾晨阳（山东省安泰化工压力容器检验中心，山东济南250014）

1 腐蚀是影响设备安全的常见隐患

近年来因腐蚀发生的事故层出不穷。

案例1：大连某石化企业的加氢裂化装置，2008年7月建成投产。装置投用后3 个月后由于市场原因停车消缺，停车后系统进行了碱洗处理，然后充氮密封。六个月后再次开车，加氢反应器出口管线，材质为347不锈钢，承插焊结构，发生开裂泄漏，装置再次紧急停车。检查承插焊缝隙中氯离子含量10%，碱含量40%。属于氯离子与碱共同影响的开裂腐蚀，进行了紧急停车处理，光直接损失就高达200万元以上。

案例2：镇海某炼化股份公司炼油厂热高分油P3327(Dg 200)管线，操作温度为326℃，材料为304不锈钢。1999年投用，12 年检修时仅氮气吹扫，没有蒸汽吹扫与中和清洗，开车后发现弯头在焊缝热影响区泄漏。检查27个弯头有19个泄漏。金相分析：（1）管符合标准，弯头Cr23C6在晶界断续性析出,说明弯头制造固溶化不合格，材料已敏化；（2）典型的沿晶开裂，能谱分析有硫化物，无氯元素。

结论：处于停工状态的热高分油管线，没有进行中和清洗，存在连多硫酸环境；敏化的弯头材料在焊缝热影响区拉应力下，造成连多硫酸应力腐蚀穿透性开裂。这些因腐蚀造成事故触目惊心，让我们不得不引起重视。

2 对设备腐蚀的监控检测

炼油厂各装置所用原料中均含有少量的腐蚀介质，这些腐蚀性介质有的比较活泼，有的比较钝化。活泼的可以直接与设备管线发生反应，腐蚀设备管线。钝化的在原油二次加工中经过裂化、加氢等手段又变成了活泼的腐蚀性介质，对设备管线造成危害。对化工设备材料造成腐蚀的类型众多，包括HCl-H2S-H20 的腐蚀类型、NH4Cl+NH4HS+H2O 的腐蚀类型、RCOOH-S-H2S 的腐蚀类型、高温S-H2S 的腐蚀类型态、H2SH2O 的腐蚀类型、RNH2(乙醇胺)-CO2-H2S-H2O 的腐蚀类型、CO2-H2S-H20 的腐蚀类型以及连多硫酸的腐蚀与硫化亚铁的自燃机械疲劳、磨蚀、高温氧化等。

在开、停车过程中，利用各种先进的无损检测仪器比如超声波或有损检测设备的分析方法比如挂片法，确定各种类型腐蚀情况，及时为车间管理者反馈较为详细的各种腐蚀数据和信息，进一步采取相应措施减缓装备腐蚀，从而达到防止腐蚀事故发生的目的。

一般来说腐蚀监测可以实现以下几个目的：

（1）确定设备材料的腐蚀类型及部位；

（2）判断腐蚀严重程度，对相应的设备和管线进行标记预警重点查看。

（3）根据各种腐蚀类型，确定下一步工艺改进方向。

（4）根据各种腐蚀类型、腐蚀状态，对在用压力管道、压力容器进行合理评价，进一步预测容器和管道的使用寿命。

（5）制定相应维修计划，减少设备管线的开口率和更换频次。

（6）石油炼化企业可根据得到腐蚀数据，及时调节工艺参数，作出腐蚀预案，从而防止腐蚀事故发生。

3 炼油企业常用的腐蚀检测技术方法

常用的腐蚀检测技术方法有电磁测厚检测、挂片检测、超声导波检测、氢通量检测等。由于每个炼油厂原料来源不一，介质状况千差万别，只用某一种腐蚀监测不能获得全面的腐蚀数据和相应的信息，需要采用二种或以上的方法才可能获得较为全面的腐蚀数据和相应的信息，才能对各装置实际情况建立有效监检测系统，保证生产的安全运行。

（1）超声波测厚检测超声波测厚检测是一种无损检测，是目前最普遍最广泛最直接的设备管线的厚度检测方法，它可以直接反应设备管线的实际厚度值，用以判断设备管线的使用情况。随着仪器的更新换代，超声波测厚的应用更加广泛，普通的测厚仪测厚温度范围（-5～60℃），电磁测厚仪的测厚温度范围（-55～780℃以下）测厚精度及准确性也更加可靠，即使对带有漆皮、修层和腐蚀坑设备表面，通常不打磨也能得到较为准确的测量值。如今已成为各石化行业安全运行主要的腐蚀监测主要手段之一。超声波测厚可分为一般测量法、精确测量法、连续测量法、网格测量法。

超声波测厚的布点原则可以按部位要求进行布点、按工艺结构进行布点。具体到某一装置和设备要按装置设备的年限、温度、结构、材质、介质与流速、腐蚀类型具体布点，对于主要部位可以采用定点定人定期进行测厚，一般部位可以采用随机定期的动态测厚。

（2）腐蚀挂片检测是一种有损检测，主要是在某一装置设备的腐蚀严重部位安装在线的腐蚀挂片探针，在一段时期内检测该设备管线的均匀腐蚀情况，具有操作简单，数据可靠性高等特点。腐蚀挂片检测又分为在线挂片检测和检修挂片检测在线挂片检测是在装置不停工的情况，对某一设备及管线的在线检测，偏重于管线的检测。根据装置的腐蚀情况在设备及管线的易腐蚀部位进行检测。适用于装置的任何部位，对温度和压力的适应性强，对设备及管线介质的适应性较强。检测时间比较灵活，可以是一个月，也可几个月。

容器挂片检测是在装置停工时挂入，下一周期停工时取出，考察整个开工周期的腐蚀情况，可以比较真实的反应一周期设备的腐蚀情况，主要用于容器和塔器的检测。

原理：把与管材或设备相同材质的金属试片放到介质中，通过计算试片暴露天数下的重量损失，计算均匀腐蚀速率；通过测量最深点蚀深度计算局部腐蚀速率。

（3）在线探针的监测在线探针的监测又分为电阻探针、电感探针、线性极化探针的检测这些检测是挂片检测的补充，可以大大的缩短检测的时间。电阻探针的反应时间为1 小时左右，电感探针的反应时间是10分钟左右，线性极化探针的反应时间几分钟。但应用范围不同，电阻探针和电感探针可以适用于任何介质和任何温度，线性极化探针只能用于水系介质和低温状况。这些探针由于采用了线路传输，可以进行远距离传输，进行网络监测。由于检测时间的缩短，可以瞬时检测介质的腐蚀情况，并且时时了解腐蚀的状态，也可以在评价药剂方面发挥较大的检测任务。

（4）红外成像检测，红外成像检测是通过运用光电技术检测，物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况，预测设备的运转情况，同时可以指导检修，增加检测的预知度。

技术原理：物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm 到1000μm 间的电磁波称为"红外线"，而人类视觉可见的"可见光"介于0.4μm 到0.75μm。其中波长为0.78～2.0μm 的部分称为近红外，波长为2.0～1000μm 的部分称为热红外线。红外线在地表传送时，会受到大气组成物质(特别是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等)的吸收，强度明显下降，仅在中波3～5μm及长波8～12μm的两个波段有较好的穿透率(Trans⁃mission)，通称大气窗口(Atmospheric window)，大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。此外，由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。

（5）污水分析检测炼油厂加工过程中会出现大量的含硫污水、含油污水，这些污水中含有的装置腐蚀产物，通过分析污水中的这些腐蚀产物，预知和预测装置及设备的腐蚀情况。水分析主要用于监测装置低温部位腐蚀情况，常规分析项目有总铁、Cl-、pH、S2-、氨氮等，可以根据采样点以前设备管线的总体腐蚀产物，对总铁含量进行比较，来确定腐蚀情况。Cl-、S2-、氨氮的分析，可知设备中存在多少腐蚀性介质，根据腐蚀性介质的多少来调整工艺防腐和材料防腐的防护措施。pH值是表征污水的酸碱度，是判断腐蚀直接的手段。

4 结语

灵活掌握各种监测方法，利用各种先进的检测分析方法，确定各种类型腐蚀情况，及时为车间管理者反馈较为详细的各种腐蚀数据和信息，对确保设备安全十分必要。综上所述，石油企业应根据原油品质和工艺特性，灵活选用一种或几种监测的方法，进行实时监测，以便有效减少腐蚀事故的发生，确保安全生产和人民生命财产的安全。