賈松波

（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，自產(chǎn)原油難以滿足增產(chǎn)的需要，綜合考慮成本經(jīng)濟性，進口原油品質(zhì)不高，主要是含硫高、含鹽高的低品質(zhì)原油，存在腐蝕性較強的問題，對煉油裝置的安全生產(chǎn)提出了更高的要求，因此有必要對煉油裝置進行腐蝕監(jiān)測，尋找腐蝕點及腐蝕原因，以便采取有效可靠的防腐措施，可以大大提高提升煉油裝置的安全性。

最初，腐蝕監(jiān)測主要采取離線監(jiān)測方法，主要有觀察法、掛片法、超聲波法、渦流法等[1-3]。但這些方法最大的問題是不能快速方便的獲取實時數(shù)據(jù)，同時也不能對煉油裝置和管道的腐蝕情況進行系統(tǒng)管理和分析。隨著科技的發(fā)展，在線腐蝕監(jiān)控技術(shù)得到逐步發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣泛，目前已經(jīng)基本可以實現(xiàn)腐蝕狀態(tài)的在線監(jiān)控，全面系統(tǒng)的分析處理監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息，實時連續(xù)監(jiān)控?zé)捰脱b置的腐蝕狀態(tài)。

1 腐蝕在線監(jiān)控技術(shù)

1.1 腐蝕探針監(jiān)控技術(shù)

1.1.1 電阻探針監(jiān)控法

電阻探針監(jiān)控法是通過監(jiān)控電阻的變化來監(jiān)控?zé)捰脱b置的腐蝕情況，通過電阻與腐蝕量的變化來計算其腐蝕速度[4]。該監(jiān)控方法主要優(yōu)點是適用范圍廣，主要表現(xiàn)在環(huán)境和材質(zhì)選擇上，可以適用于任何工作環(huán)境，同時探針可以根據(jù)需要，選擇不用的材質(zhì)；監(jiān)控反應(yīng)快、且測量準(zhǔn)確，對于比較嚴(yán)重的和突發(fā)的腐蝕，電阻探針監(jiān)控法具有良好的預(yù)防警示作用。但由于受工作介質(zhì)的影響，腐蝕探針監(jiān)控技術(shù)靈敏度低，測試結(jié)果存在一定的偏差。

1.1.2 線性極化探針監(jiān)控法

線性極化探針監(jiān)控法是通過測定瞬時腐蝕情況來反應(yīng)電極表面狀況的變化情況。該監(jiān)控方法主要優(yōu)點是實時監(jiān)控、響應(yīng)速度快、可遠程監(jiān)控、實時采集腐蝕數(shù)據(jù)[5]。該監(jiān)控方法主要適用于導(dǎo)電性較差的混合介質(zhì)的測量，比如工業(yè)循環(huán)冷卻水的在線監(jiān)測以及其它含水介質(zhì)的在線監(jiān)測。

1.1.3 電感探針監(jiān)控法

電感探針監(jiān)控法通過監(jiān)測線圈的電感和感抗來監(jiān)控腐蝕情況，由于腐蝕時，探針試樣變薄時，線圈的電感和感抗也隨之變化，金屬探針的厚度變化量通過電感的變化量表現(xiàn)出來[6,7]。電感探針監(jiān)測方法具有響應(yīng)速度快、適用范圍廣，在電解質(zhì)和非電解質(zhì)環(huán)境中都應(yīng)用，監(jiān)測精度高。由于該方法可測量腐蝕速率的變化，可通過該方法定量評價防腐措施的有效性，同時工業(yè)管道中的腐蝕檢測可通過電感探針監(jiān)測來調(diào)整工藝參數(shù)。

1.1.4 pH探針監(jiān)控法

pH探針監(jiān)控法主要是采用電位法來監(jiān)測腐蝕介質(zhì)pH的變化，以便了解煉油裝置腐蝕情況的變化[8]。該檢測方法操作簡單、測量準(zhǔn)確，可實時監(jiān)測腐蝕介質(zhì)的pH變化。

1.2 電化學(xué)噪聲腐蝕監(jiān)控技術(shù)

電化學(xué)噪聲腐蝕檢測通過記錄時域、頻域譜圖，對噪聲幅值進行分析，以此反應(yīng)腐蝕速度，并可判斷腐蝕機理[9]。該監(jiān)測方法是一種原位、無損檢測技術(shù)，不需要預(yù)先建立測量模型，檢測設(shè)備簡單，可以遠距離檢測。

1.3 其他監(jiān)測技術(shù)

氫通量測量技術(shù)[10]主要對內(nèi)表面的腐蝕情況進行監(jiān)測，通過測量外表面的氫通量監(jiān)測腐蝕情況。該監(jiān)測方法測量方便簡單、精度高、適用于環(huán)烷酸、濕硫化氫和臨氫環(huán)境中。目前已經(jīng)在許多石化公司中應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。

2 煉油裝置常見的腐蝕形態(tài)及其監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)金屬表面被腐蝕介質(zhì)侵蝕，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭到破壞，就會發(fā)生金屬腐蝕，若任其發(fā)展，會嚴(yán)重影響煉油裝置的使用壽命和安全運行，嚴(yán)重時，會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。依據(jù)煉油裝置的腐蝕形態(tài)，可以將煉油裝置腐蝕分為均勻腐蝕、點腐蝕和應(yīng)力腐蝕[11,12]。

2.1 均勻腐蝕

均勻腐蝕是最常見的腐蝕，煉油裝置或管道表面被腐蝕介質(zhì)全面侵蝕。當(dāng)沒有保護的煉油裝置直接暴露在含有鹽酸、硫化物、環(huán)烷酸、酸性水等腐蝕介質(zhì)時，腐蝕介質(zhì)長期與煉油裝置表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煉油裝置表面被均勻腐蝕，進而造成煉油裝置的厚度減薄。

圖1 富氣水冷器腐蝕

鹽酸在低濃度、高濃度下都具有一定的腐蝕，常減壓蒸餾、加氫和催化重整等裝置長期在含鹽酸環(huán)境下運行，腐蝕比較嚴(yán)重。富氣水冷器由于長期與含有低鹽酸環(huán)境接觸，表面被均勻腐蝕，造成厚度減薄，如圖1所示。濕硫化氫對碳鋼設(shè)備的腐蝕比較嚴(yán)重，并且會隨溫度的升高而加劇。由于胺常用除去酸性氣中的硫化氫和二氧化碳，胺腐蝕也比較常見，在胺處理氣體裝置的設(shè)備胺腐蝕比較嚴(yán)重。

對于煉油裝置的均勻腐蝕，可以在煉油裝置多個電阻探針，以監(jiān)測其厚度的長期變化，但由于電阻探針監(jiān)控存在一定的偏差，可以結(jié)合電感探針，快速發(fā)現(xiàn)腐蝕速率增大的情況，采取有效合理的措施，防止安全事故的發(fā)生。

2.2 點腐蝕

點腐蝕也比較常見，主要是氯離子腐蝕。若煉油裝置的低溫部位，硫化氫量不多，則形成的硫化氫保護膜不是很致密，同時由于在含有氯化鎂、氯化鈣的油品中，容易水解形成鹽酸，溶于水蒸氣，在相變時會形成高濃度鹽酸，這時氯離子首先被吸附在金屬表面的某些點上，從而造成金屬表面鈍化膜的損壞。當(dāng)這層鈍化膜被破壞，但又缺乏自鈍化能力時，金屬表面就會發(fā)生點腐蝕。一般情況下，點腐蝕的面積比較小，但是其深度要比腐蝕直徑大得多，且腐蝕的速率很快，嚴(yán)重時會造成煉油設(shè)備穿孔，危害性極大。換熱器沒有進行任何防腐措施，由于長期在含有氯離子的環(huán)境運行，形成點腐蝕，造成穿孔，如圖2所示，設(shè)備直接報廢。

圖2 換熱器點腐蝕圖

對于煉油裝置的點腐蝕，可以通過線性極化探針監(jiān)測法監(jiān)測其瞬時電位變化情況，結(jié)合電化學(xué)噪聲腐蝕監(jiān)控技術(shù)，進而判斷煉油裝置的點腐蝕情況。當(dāng)所在電位大于點腐蝕臨界電位時，點腐蝕將發(fā)展迅速，需要果斷采取措施，以防形成嚴(yán)重的穿孔，破壞煉油裝置。

2.3 應(yīng)力腐蝕

煉油裝置運行中含有腐蝕介質(zhì)，若同時還存在一定的拉力，煉油裝置中的敏感金屬或合金很容易產(chǎn)生特殊斷裂，稱為應(yīng)力腐蝕。這種應(yīng)力通常來源于外加拉力、冷加工或焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力等。對于管道中焊接處，發(fā)生應(yīng)力腐蝕的情況尤為常見，如圖3所示。

圖3 應(yīng)力腐蝕圖

對于煉油裝置的應(yīng)力腐蝕，可以通過氫通量測量技術(shù)監(jiān)測外表面的腐蝕情況來監(jiān)測內(nèi)表面腐蝕情況，尤其在管道焊接處、管道受外力處，可以通過結(jié)合線性極化探針監(jiān)控法監(jiān)測電位變化，來監(jiān)測煉油裝置應(yīng)力腐蝕情況。

3 結(jié)語

煉油裝置腐蝕主要有均勻腐蝕、點腐蝕和應(yīng)力腐蝕，可以通過電阻探針監(jiān)控法和電感探針監(jiān)控法來監(jiān)控?zé)捰脱b置的均勻腐蝕，通過線性極化探針監(jiān)測法和電化學(xué)噪聲監(jiān)控技術(shù)來監(jiān)控?zé)捰脱b置的點腐蝕情況，通過氫通量測量技術(shù)和線性極化探針監(jiān)控法監(jiān)控?zé)捰脱b置的應(yīng)力腐蝕情況，同時結(jié)合早期的觀察法、掛片法等，可實現(xiàn)對煉油裝置的全面監(jiān)控，有效預(yù)防腐蝕的發(fā)生，減少安全事故。