脉冲涡流检测技术在硫黄装置中的应用

周 洋

（中国石化塔河炼化有限责任公司，新疆库车842000）

中国石化塔河炼化有限责任公司（以下简称塔河炼化）主要加工塔里木油田重质原油，该原油属劣质稠油，硫含量高、粘度大、盐含量，对炼油装置的腐蚀非常严重。硫黄回收装置属于其下游的环保装置，通过处理炼油过程中产生的废气和废水来制备硫黄。该装置中的含硫污水含硫酸性气体，高含硫化氢的富溶剂均会对设备和管线造成腐蚀，此问题一直困扰着装置的长期安稳运行［1］。

压力容器、压力管道腐蚀检查是企业掌握装置腐蚀状况，做好下阶段防腐的重要依据。塔河炼化炼油1部硫黄回收单元采用脉冲涡流壁厚精确扫查技术，加强对高温隐蔽点及易腐蚀点的检测，确保设备管线运行隐患及时发现、及时处理。

1 脉冲涡流检测技术原理

通过在探头发射线圈加载瞬间关断的脉冲电流，则在发射线圈空间产出较强的脉冲式衰减磁场，继而会在钢质管壁内激励出脉冲式的快速衰减的涡流。涡流衰减同时产生2次衰减磁场，于是在探头的接收线圈中，会输出1个感应衰减电压。如果管壁没有缺陷，则理论上2次衰减磁场在接收线圈上的感应电压衰减特性是基本一致的；如果管壁上局部有缺陷，则会影响接收线圈感应电压的衰减特性。主系统捕集到的2次衰减电压，包含了金属厚度等综合信息。通过算法解析，可得到腐蚀缺陷的具体位置及严重程度，所得图谱结果定性或半定量［2，3］。

2 脉冲涡流检测特点

装置设备管线常见的无损检测技术有超声波测厚、磁粉检测及渗透检测等，各种检测手段优缺点比对见表1。

表1 六种常用无损检测方法优缺点对比

脉冲涡流壁厚精确扫查技术属于电磁检测范围，具有无需直接接触、无需清理检测表面、无需添加任何介质、无需放射源等特点。脉冲瞬态感应信号信息量丰富，1次扫描即可形成宽度达到200 mm的大范围检测，还可以达到对被测设备金属表面、近表面、亚表面等多个深度的测量，特别对结构复杂的大型设备和机组检测时，无需更换探头及改变参数设置，即可实现高温设备腐蚀点的瞬间检测与分析，可通过数据分析了解腐蚀参数的变化情况，第1时间便可得到检测结果。通过几种无损检测技术对比，脉冲涡流检测优势明显，再配合上超声波测厚仪进行精确测厚，特别适用于石油化工生产中管线和设备的检测［4］。

3 涡流脉冲检测在硫黄装置中的具体应用

塔河炼化溶剂再生装置采用中温低压闪蒸及常规蒸汽汽提再生工艺，其中溶剂再生塔以0.3 MPa蒸汽为热源，将富液中的H2S蒸出，得到的贫液继续用来循环使用脱硫，产生的H2S气体经过脱液后进入硫黄回收单元用来生产硫黄，因而溶剂再生装置对于整个硫黄有着重要的意义。

硫化物在温度低于120℃，无水情况下对设备无腐蚀；但当有少量水存在时，则形成H2S-H2O型腐蚀。该装置中再生酸性气空冷器出口设计温度为55℃，空冷出口会有冷凝水存在，会产生腐蚀形态为低温H2S-H2O的均匀腐蚀，同时，塔顶空冷器E5607出口至V5602入口酸性气管线和相关设备还存在着H2S-CO2-H2O冲刷腐蚀，装置的长周期安全平稳运行受到了严峻的考验。

4 1#装置E5604酸性气入口管线腐蚀穿孔事件

2019年5月29日，1#硫黄E5607出口线发现漏点，三修单位打卡子，之后用火作业包盒子处理。

2019年8月20日，1#硫黄E5604酸性气进口线发现漏点，三修单位打注胶卡子。

由于该处管线接连发生泄漏事件，2019年11月中旬，硫黄单元先后委托洛阳技术研发中心和洛阳隆惠公司技术人员，使用常规的超声波测厚仪，前后2次对1#再生E5607至E5604之间的酸性气管线进行密集测厚，均未发现有明显的腐蚀减薄部位。

2019年12月7日，班组人员巡检发现E5604酸性气进口线阀前直管段处腐蚀穿孔，大量的硫化氢气体外泄，只能打胶皮卡子临时处理。

2019年12月10日，开特级火票，将整个减薄管段包盒子处理。

2020年4月，利用1#系列装置停工大检修的机会把酸性气进E5604管线全部更换材质为022Cr19Ni10流体不锈无缝钢管，才彻底解除此重大安全隐患。

如果在前面使用脉冲涡流检测技术大范围检测管线腐蚀减薄情况，再配合上超声波测厚仪精准的点位检测，进而找到具体的最薄腐蚀点，并给出准确数值，就可以对硫黄装置易腐蚀部位形成真正有效的密集测厚，及时发现减薄部位，从而可以有效避免因管线腐蚀减薄穿孔可能导致的装置非计划停工。

为了彻底排查硫黄回收装置设备管线的腐蚀安全隐患，确定利用脉冲涡流扫查技术对指定的重点高风险设备管线进行腐蚀状况扫查验证。通过2020年7月的脉冲涡流扫查，炼油一部硫黄单元共测量96处，其中有36处腐蚀减薄超过20%。其中壁厚低于4 mm（或者接近4 mm）有3处，设备V213顶封头1处，具体见表2。

根据SH3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》对压力管道最小壁厚要求［5］，结合表2中检测结果可知，被检测的管线相关弯头处最小壁厚已接近石化管道标准的最小壁厚，对减薄壁厚超过30%的管线需提高检测频率，对最小壁厚低于4 mm更换管线或者贴板处理，保证安全生产。

表2 硫黄装置脉冲涡流检测结果

相较于工艺管线，V213罐本体腐蚀更为严重。V213罐材质为Q245R，操作温度为40℃左右，其介质主要是空气、烃及硫化氢、硫醇及夹带部分碱液和水。工艺流程为：脱硫醇尾气自V204来，经过1级分液罐V208处理后，进入2级分液罐V213，尾气最后去往F601反应炉焚烧处理，该分液罐极少排液。此次使用涡流脉冲检测技术对V213进行扫查，发现其罐顶封头处腐蚀减薄严重，最薄的部位仅厚2.3 mm，根据测厚结果，在顶封头（气相部位）腐蚀最为严重且穿孔泄漏，检测结果见表3。

表3 V213壁厚检测结果/mm

测厚结果表明自顶封头至筒体下部严重腐蚀减薄，其腐蚀程度自上而下逐渐减弱，此外在泄露点的上方区域腐蚀较其它方向严重。结合罐内介质、腐蚀形貌与特点及使用条件等综合判断，该罐腐蚀是综合多种腐蚀介质作用的结果。

主要机理是水蒸气在罐顶局部凝结形成液膜，液膜溶解氧和硫化物（H2S及硫醇），硫化物遇上氧再次氧化形成酸性气遇到水蒸气在容器内壁液面形成湿酸环境，在长期使用的情况下，该环境对碳钢形成严重腐蚀并穿孔。

对于V213罐体的腐蚀，通过使用钝化剂对其钝化，开人孔后进行内检，罐体及封头处腐蚀严重，对腐蚀减薄部位进行贴板补焊。后期做设备更新计划，对其整体更换，并将材质升级为304不锈钢，内部覆盖防腐涂层，降低罐体内部腐蚀。

5 结束语

脉冲涡流精确扫查采用的是电磁技术，其探头使用灵活，适用于环境复杂的装置检测，还可以进行高效面扫查，可有效避免漏检。随着脉冲涡流检测技术在塔河炼化的推广应用，它必将使设备和管线腐蚀减薄无处遁形，还可以对运行装置整体腐蚀趋势进行分析，并提供可靠的数据支撑。