腐蚀监控技术在炼油装置中的应用

贾松波

（中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101）

0 引言

随着我国经济高速发展，自产原油难以满足增产的需要，综合考虑成本经济性，进口原油品质不高，主要是含硫高、含盐高的低品质原油，存在腐蚀性较强的问题，对炼油装置的安全生产提出了更高的要求，因此有必要对炼油装置进行腐蚀监测，寻找腐蚀点及腐蚀原因，以便采取有效可靠的防腐措施，可以大大提高提升炼油装置的安全性。

最初，腐蚀监测主要采取离线监测方法，主要有观察法、挂片法、超声波法、涡流法等[1-3]。但这些方法最大的问题是不能快速方便的获取实时数据，同时也不能对炼油装置和管道的腐蚀情况进行系统管理和分析。随着科技的发展，在线腐蚀监控技术得到逐步发展，应用也越来越广泛，目前已经基本可以实现腐蚀状态的在线监控，全面系统的分析处理监控数据和信息，实时连续监控炼油装置的腐蚀状态。

1 腐蚀在线监控技术

1.1 腐蚀探针监控技术

1.1.1 电阻探针监控法

电阻探针监控法是通过监控电阻的变化来监控炼油装置的腐蚀情况，通过电阻与腐蚀量的变化来计算其腐蚀速度[4]。该监控方法主要优点是适用范围广，主要表现在环境和材质选择上，可以适用于任何工作环境，同时探针可以根据需要，选择不用的材质；监控反应快、且测量准确，对于比较严重的和突发的腐蚀，电阻探针监控法具有良好的预防警示作用。但由于受工作介质的影响，腐蚀探针监控技术灵敏度低，测试结果存在一定的偏差。

1.1.2 线性极化探针监控法

线性极化探针监控法是通过测定瞬时腐蚀情况来反应电极表面状况的变化情况。该监控方法主要优点是实时监控、响应速度快、可远程监控、实时采集腐蚀数据[5]。该监控方法主要适用于导电性较差的混合介质的测量，比如工业循环冷却水的在线监测以及其它含水介质的在线监测。

1.1.3 电感探针监控法

电感探针监控法通过监测线圈的电感和感抗来监控腐蚀情况，由于腐蚀时，探针试样变薄时，线圈的电感和感抗也随之变化，金属探针的厚度变化量通过电感的变化量表现出来[6,7]。电感探针监测方法具有响应速度快、适用范围广，在电解质和非电解质环境中都应用，监测精度高。由于该方法可测量腐蚀速率的变化，可通过该方法定量评价防腐措施的有效性，同时工业管道中的腐蚀检测可通过电感探针监测来调整工艺参数。

1.1.4 pH探针监控法

pH探针监控法主要是采用电位法来监测腐蚀介质pH的变化，以便了解炼油装置腐蚀情况的变化[8]。该检测方法操作简单、测量准确，可实时监测腐蚀介质的pH变化。

1.2 电化学噪声腐蚀监控技术

电化学噪声腐蚀检测通过记录时域、频域谱图，对噪声幅值进行分析，以此反应腐蚀速度，并可判断腐蚀机理[9]。该监测方法是一种原位、无损检测技术，不需要预先建立测量模型，检测设备简单，可以远距离检测。

1.3 其他监测技术

氢通量测量技术[10]主要对内表面的腐蚀情况进行监测，通过测量外表面的氢通量监测腐蚀情况。该监测方法测量方便简单、精度高、适用于环烷酸、湿硫化氢和临氢环境中。目前已经在许多石化公司中应用，取得了良好的应用效果。

2 炼油装置常见的腐蚀形态及其监控技术的应用

当金属表面被腐蚀介质侵蚀，发生化学反应而遭到破坏，就会发生金属腐蚀，若任其发展，会严重影响炼油装置的使用寿命和安全运行，严重时，会发生严重的安全事故。依据炼油装置的腐蚀形态，可以将炼油装置腐蚀分为均匀腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀[11,12]。

2.1 均匀腐蚀

均匀腐蚀是最常见的腐蚀，炼油装置或管道表面被腐蚀介质全面侵蚀。当没有保护的炼油装置直接暴露在含有盐酸、硫化物、环烷酸、酸性水等腐蚀介质时，腐蚀介质长期与炼油装置表面发生化学反应，炼油装置表面被均匀腐蚀，进而造成炼油装置的厚度减薄。

图1 富气水冷器腐蚀

盐酸在低浓度、高浓度下都具有一定的腐蚀，常减压蒸馏、加氢和催化重整等装置长期在含盐酸环境下运行，腐蚀比较严重。富气水冷器由于长期与含有低盐酸环境接触，表面被均匀腐蚀，造成厚度减薄，如图1所示。湿硫化氢对碳钢设备的腐蚀比较严重，并且会随温度的升高而加剧。由于胺常用除去酸性气中的硫化氢和二氧化碳，胺腐蚀也比较常见，在胺处理气体装置的设备胺腐蚀比较严重。

对于炼油装置的均匀腐蚀，可以在炼油装置多个电阻探针，以监测其厚度的长期变化，但由于电阻探针监控存在一定的偏差，可以结合电感探针，快速发现腐蚀速率增大的情况，采取有效合理的措施，防止安全事故的发生。

2.2 点腐蚀

点腐蚀也比较常见，主要是氯离子腐蚀。若炼油装置的低温部位，硫化氢量不多，则形成的硫化氢保护膜不是很致密，同时由于在含有氯化镁、氯化钙的油品中，容易水解形成盐酸，溶于水蒸气，在相变时会形成高浓度盐酸，这时氯离子首先被吸附在金属表面的某些点上，从而造成金属表面钝化膜的损坏。当这层钝化膜被破坏，但又缺乏自钝化能力时，金属表面就会发生点腐蚀。一般情况下，点腐蚀的面积比较小，但是其深度要比腐蚀直径大得多，且腐蚀的速率很快，严重时会造成炼油设备穿孔，危害性极大。换热器没有进行任何防腐措施，由于长期在含有氯离子的环境运行，形成点腐蚀，造成穿孔，如图2所示，设备直接报废。

图2 换热器点腐蚀图

对于炼油装置的点腐蚀，可以通过线性极化探针监测法监测其瞬时电位变化情况，结合电化学噪声腐蚀监控技术，进而判断炼油装置的点腐蚀情况。当所在电位大于点腐蚀临界电位时，点腐蚀将发展迅速，需要果断采取措施，以防形成严重的穿孔，破坏炼油装置。

2.3 应力腐蚀

炼油装置运行中含有腐蚀介质，若同时还存在一定的拉力，炼油装置中的敏感金属或合金很容易产生特殊断裂，称为应力腐蚀。这种应力通常来源于外加拉力、冷加工或焊接过程中产生的残余应力、热应力等。对于管道中焊接处，发生应力腐蚀的情况尤为常见，如图3所示。

图3 应力腐蚀图

对于炼油装置的应力腐蚀，可以通过氢通量测量技术监测外表面的腐蚀情况来监测内表面腐蚀情况，尤其在管道焊接处、管道受外力处，可以通过结合线性极化探针监控法监测电位变化，来监测炼油装置应力腐蚀情况。

3 结语

炼油装置腐蚀主要有均匀腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀，可以通过电阻探针监控法和电感探针监控法来监控炼油装置的均匀腐蚀，通过线性极化探针监测法和电化学噪声监控技术来监控炼油装置的点腐蚀情况，通过氢通量测量技术和线性极化探针监控法监控炼油装置的应力腐蚀情况，同时结合早期的观察法、挂片法等，可实现对炼油装置的全面监控，有效预防腐蚀的发生，减少安全事故。