利用腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)完善防腐蝕體系的方法探討

垢 野，蔡曉波，黃景峰，劉曉忱，董大清

(1.沈陽中科韋爾腐蝕控制技術有限公司,遼寧 沈陽 110180;2.中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化分公司,遼寧 遼陽 111000)

在線腐蝕監(jiān)測技術能夠監(jiān)測設備的運行情況和腐蝕趨勢。通過腐蝕監(jiān)測，可以對腐蝕速率、介質的變化情況以及生產(chǎn)操作參數(shù)隨時跟蹤，如果腐蝕速率發(fā)生變化，應立即檢查設備及工藝操作參數(shù)的異常情況，有針對性的找出問題，避免情況進一步惡化導致財產(chǎn)損失和人身事故的發(fā)生[1]；也可以判斷腐蝕控制措施的實施效果，并預測相應的設備操作系統(tǒng)的使用壽命，確保設備運行的穩(wěn)定性和可靠性，減少因非計劃停工造成的經(jīng)濟損失[2]。腐蝕監(jiān)測有利于企業(yè)管理人員了解腐蝕過程和腐蝕機理，進而利用數(shù)據(jù)來分析腐蝕的發(fā)生發(fā)展與設備工藝操作參數(shù)之間的關系，對分析腐蝕原因和找到問題癥結有很大的幫助[3]。

由于腐蝕發(fā)生的原因比較復雜，腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠直觀明確，因此提出了結合思維導圖的理念，運用腐蝕數(shù)據(jù)進行腐蝕要素流程分析，為石化企業(yè)進行有效的設備腐蝕管控提供了方法依據(jù)。

1 常減壓蒸餾裝置常頂腐蝕情況

1.1 常頂腐蝕控制措施簡介

常壓塔頂工藝流程見圖1。常頂腐蝕回路是HCl-H2S-H2O型腐蝕環(huán)境，這種腐蝕環(huán)境主要存在于塔頂循環(huán)系統(tǒng)。一般氣相部位腐蝕較輕，液相部位腐蝕較重，氣液相變部位即露點部位最為嚴重。針對塔頂腐蝕該裝置主要采取了如下控制措施：

圖1 常壓塔頂工藝流程

(1)常頂揮發(fā)線采取注中和劑、注緩蝕劑和注水的工藝防腐措施；

(2)常壓塔頂換熱器出口設置1支腐蝕探針，位置在E2002出口1 m處的豎直管段，目的是實時監(jiān)控腐蝕狀態(tài)，及時調整操作；

(3)計算露點，將露點控制在鈦材的板式換換熱器內。

1.2 常頂腐蝕數(shù)據(jù)超標與工藝調整

(1)2019年1月15日起常頂換熱器出口腐蝕速率超標，達1.744 3 mm/a(見圖2)。

圖2 常頂探針腐蝕減薄趨勢

(2)對照腐蝕數(shù)據(jù)，排查常頂三注系統(tǒng)、電脫鹽運行狀態(tài)及常壓塔工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)脫后鹽(≤3 mg/L)、脫后水(≤0.2%)、常頂pH值(6.0～8.0)、鐵離子(≤3 mg/L)均無超標現(xiàn)象。分析結果見表1。

(3)于1月26日提高常頂緩蝕劑注入量(由4.5 L/h提至5.0 L/h)，同時將常頂溫度由113 ℃降至112 ℃，確保露點控制在板式換熱器內，取得了一定的效果。

(4)1月29日此腐蝕減薄仍有上升趨勢，再次將常頂溫度由112 ℃降至111 ℃的同時將脫后鹽質量濃度控制在≤1.0 mg/L,使腐蝕速率恢復至正常水平。

(5)2月20日進行探針更換(見圖3)，發(fā)現(xiàn)原探針在使用過程中腐蝕嚴重，證明探針數(shù)據(jù)真實，常頂冷凝冷卻系統(tǒng)存在嚴重腐蝕問題。

表1 工藝防腐日常指標匯總

圖3 原探針拆出后腐蝕形貌

2 腐蝕要素流程分析體系

2.1 腐蝕要素流程分析理念

隨著石油化工生產(chǎn)裝置運行周期的不斷延長，對裝置腐蝕控制和腐蝕管理也提出了更高的要求。部分企業(yè)以往長期加工低硫低酸原油，當進行加工高硫、高酸原油適應性改造后，雖然裝置硬件滿足了加工高硫、高酸原油的要求，但裝置的腐蝕控制技術、腐蝕管理體系等軟件方面仍存在很大缺陷。為避免重大災害性事故的發(fā)生，設備完整性管理理念應運而生，而基于腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的腐蝕要素流程分析正是完整性管理的核心內容之一。

2.2 結合思維導圖進行要素分析

由于腐蝕發(fā)生的原因比較復雜，在遇到問題時往往無法立刻搞清楚，影響解決措施的制定。因此，在解決問題的過程中需要借助一定的方法進行分析判斷。而思維導圖正是一種能夠表達發(fā)散性思維的有效思維工具?？茖W的思維導圖是通過一個關鍵詞或想法以輻射線形連接所有關聯(lián)項目的圖解方式，能夠把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現(xiàn)出來，有利于人腦的擴散思維的展開，協(xié)助人們利用記憶、閱讀、思維的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)并解決問題。在分析常頂腐蝕探針數(shù)據(jù)超標問題的過程中采取思維導圖的理念，結合API 571標準、煉油裝置防腐蝕策略等相關內容，確定關鍵腐蝕要素和流程(見圖4)。

(1)原油分析：總氯、脫前含鹽、總硫、酸值、氨氮、靜置脫水時間；

(2)電脫鹽脫后原油指標：操作溫度、注水比例、脫后含鹽、脫后含水、污水含鹽；

(3)塔頂注水系統(tǒng)：注入方式、注入量、噴頭形式、pH值、總硬度、鐵離子、氯離子、硫含量、氨氮；

(4)塔頂注劑系統(tǒng)：注入方式、注入量、藥劑濃度、噴頭形式、載體；

(5)塔頂回流罐污水：pH值、鐵離子、氯離子、硫含量、氨氮。

圖4 常頂腐蝕要素流程分析示意

2.3 通過腐蝕要素流程分析查找問題

2.3.1 提高電脫鹽效果

2019年度該裝置脫后原油的含鹽指標見表2。

表2 脫后原油鹽和水分析情況

從表2可以看出，脫后含鹽合格率僅為81.25%。由于原油的氯含量不穩(wěn)定，當電脫鹽系統(tǒng)脫鹽效果欠佳時，會導致大量氯化物在常壓爐等高溫部位分解成氯化氫，隨油氣進入塔頂系統(tǒng)，并在露點溫度下與蒸汽凝結水形成強酸性介質,易造成嚴重腐蝕，給裝置的防腐工作造成巨大壓力。因此，可以通過穩(wěn)定原油性質、及時調整溫度、電場強度、停留時間等工藝參數(shù)來提高電脫鹽效果。

2.3.2 探針監(jiān)測與化學分析相結合

裝置在腐蝕探針數(shù)據(jù)超標期間，雖然未發(fā)生分析數(shù)據(jù)超標的現(xiàn)象，但從表1可以看出:常頂水的pH值從1月15日開始持續(xù)降低，至1月26日常頂水pH值已由7.8降至6.7;同時鐵離子質量濃度也在0.13～2.45 mg/L的范圍內劇烈波動。這些數(shù)據(jù)充分說明常頂腐蝕回路中的腐蝕介質濃度發(fā)生了顯著變化，也從側面證明了腐蝕探針數(shù)據(jù)表征了客觀腐蝕情況。該處腐蝕探針為電感探針，原理是對管狀測量元件施加高頻信號，同時測取元件上反映探針減薄的感應信號，利用信號的變化反應管道的腐蝕情況和變化趨勢[4]，因而對環(huán)境腐蝕變化極其敏感，能夠起到及時預警的作用。因此，當腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)超標、常頂水pH值持續(xù)降低時，應調整中和劑的注入量，降低介質腐蝕性對設備管線帶來的沖擊;同時增加重要指標的化學分析頻次，通過流程分析找出各要素之間的聯(lián)系，進而對“一脫三注”等工藝防腐措施進行動態(tài)調整，進一步抑制腐蝕。

2.3.3 加強注劑管理

注劑屬于一次性的消耗品，其選型和用量十分重要，對解決腐蝕探針數(shù)據(jù)超標很有幫助。該裝置在2019年12月進行了注劑的更換，對新劑的性能尚處于摸索階段,因而，在遇到腐蝕問題時無法按照以往經(jīng)驗通過注劑量的動態(tài)調整降低裝置的腐蝕風險。另外，應考慮更換緩蝕劑的注入方式，或使用霧化效果好的錐噴嘴[5]，使緩蝕劑分散開，與金屬表面充分結合。

根據(jù)腐蝕要素分析結果采取了相應的調控措施，起到了良好的效果，常頂腐蝕速率從2020年3月至6月期間始終保持在低位。

3 結 語

(1)以腐蝕監(jiān)測結果為導向，通過對腐蝕要素的梳理，進行多維度的腐蝕流程分析，不僅有助于裝置管理人員快速、準確地找到腐蝕原因，還能夠進一步完善工藝防腐體系，強化對裝置的防腐管控。

(2)如何對腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)進行正確解讀并加以利用，是腐蝕管理人員關心的問題，也是值得腐蝕工作者值得研究的課題。建議開展基于腐蝕監(jiān)測結果與腐蝕要素的過程模擬研究和軟件開發(fā)，并通過創(chuàng)新成果應用使腐蝕監(jiān)測技術在煉油廠等領域發(fā)揮更重要的作用。