在线腐蚀监测在高含硫天然气净化厂的应用及优化

， ，，,

(1.中国石化达州天然气净化有限公司，四川 达州 635000;2.沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司，辽宁 沈阳 110180)

近年来，国内外腐蚀监测技术发展迅速，已在各石化企业得到了广泛应用。主要的腐蚀监测技术有探针监测、腐蚀挂片、定点测厚、腐蚀调查和全面检验等，但是以上在线监测方法均有不同程度的局限性。某高含硫天然气净化厂原料气中H2S体积分数14%，CO2体积分数为8%，年处理量达120×108m3，因酸性组分含量高、装置负荷大，设备、管线腐蚀风险大，通过对在线腐蚀监测系统优化改造，满足了现场腐蚀监测需要，为腐蚀速率的测定提供了可靠的依据。

1 高含硫净化装置腐蚀监测系统设计

1.1 监测方法优选

结合高含硫化氢的腐蚀环境，硫的腐蚀产物对电阻法和电化学测量结果影响较大，在一定程度上影响了腐蚀测量结果准确度，尤其对电阻法测量结果准确度影响较大,在实际应用中也得到了证明。对比常用腐蚀监测方法，由于电感探针具有较强的适应性，能够在多相介质环境中使用，故选择电感探针作为监测手段进行监测。电感探针技术测量原理是,根据金属管状探头在腐蚀前后的厚度变化，而引发的线圈电感量的变化来测量腐蚀速率。

1.2 监测点选择

该厂共有6套联合装置12个系列，每2个系列都有单独的脱硫、硫磺回收、尾气处理装置及共有的脱水、酸性水汽提装置组成一套联合装置，而公用介质生产装置组成公用工程单元。在线腐蚀监测系统采用DG-9500型电感探针，每套联合装置布置25个监测点，公用工程部分共布置156个监测点。

2 腐蚀检测系统应用评价

该净化厂在线腐蚀监测系统自2009年投用,至今运行良好，腐蚀监测数据具有时效性和真实性，基本能够真实地反应腐蚀情况。但是存在如下问题：

(1)个别探针的腐蚀损耗明显比实际情况高，主要为二级硫冷器入口管线探针(CL-30801)、急冷水泵出口管线探针(CL-40401)和胺液再生塔底重沸器(E-104B)气相返回管线探针(CL-11501)。其中第二级硫冷凝器酸性气入口管线材质为20R+316L，探针材质为20R，探针材质低于管线材质，并不能完全反映管线腐蚀情况。急冷水泵出口管线探针(CL-40401)腐蚀严重的原因为：当脱硫系统运行工况波动时，导致脱硫后再生酸性气组分和流量不稳，连锁引发加氢系统波动，加氢反应不充分，反应器出口便产生较多的SO2并进入急冷塔，使急冷水的pH值下降，当pH值低于6时，急冷水对设备和管线腐蚀加重。再生塔底重沸器气相返回管线探针(CL-11501)材质为SA516-65，与C-104底部材质相同，再生塔底重沸器A气相返回口管线为复合管(20R+316L)，所以该探针不能完全反映该处管线腐蚀情况。

(2)探针更换时，发现部分下装式探针受气相介质携带液体和液相介质夹杂固体杂质等因素影响，杂质堵塞探针保护套管，表面形成积垢和垢下腐蚀，影响探针检测数据的准确性，同时导致探针金属支撑杆严重腐蚀。再生塔底重沸器B气相返回管线探针安装在管线底部，更换拆卸时管线内杂质及有毒液体排放存在安全风险。

(3)探针穿过高压承载器、氟胶圈、压盖、压套及填料环,应旋转压紧并进行密封，但其密封和耐压能力明显不足。

(4)在用腐蚀监测系统存在监测盲区。

3 腐蚀检测系统优化措施

针对原监测系统运行中发现的问题，对系统进行了如下的优化升级：

(1)监测点的优化

通过监测系统的运行，发现存在监测盲区，包括贫胺液管线、半富胺液管线、贫富胺液换热器(E-101)和富胺液管线等，因此应开展腐蚀监测布点优化，在盲区部位增设监测探针。

(2)探针安装方式优化

东/西区原料气管线、高/低压火炬管线及再生塔底重沸器B气相返回管线探针由下装方式改为上装，从而消除了安全隐患。

(3)探针结构设计优化

为了增强密封和耐压能力，电感探针探杆头部采用斜面密封(最高密封压力42 MPa)，高压承载器由螺纹式升级为压紧式(见图1)，压套由聚四氟乙烯升级为不锈钢，增强了探针的密封性；新探针探杆壁厚由2 mm升级为3 mm，测量试片厚度由0.5 mm升级为0.75 mm，有效厚度由0.25 mm升级为0.5 mm，灵敏度由30 nm升级为小于10 nm，增强了探针的使用寿命、灵敏度及耐压能力等。

(4)系统软件的升级改造

原监测系统软件为CR-1000的C/S版软件，无法实现网络浏览，升级后的软件为B/S版，实现了腐蚀数据的整体分析、超标报警、网络浏览等功能，并预设接口，可进一步实现腐蚀相关数据整体管理功能。

图1 新探针高压承载示意

4 优化后腐蚀监测系统的应用效果

2015年7月，第四联合二系列急冷水泵出口管线探针腐蚀速率偏高，经调查发现管线内残留部分水，经氮气吹扫后观察,腐蚀速率明显降低。

2015年5月，第四联合一系列计划停工，停机过程中硫磺回收单元克劳斯炉在吹硫阶段时，二级硫冷凝器酸性气入口管线处探针受到高温硫化、氧化腐蚀严重。停工结束后，通过氮气保护，探针腐蚀损耗明显下降(见图2)。

图2 入口管线探针腐蚀曲线

经过三轮检修发现，急冷水管线及酸性气分液罐底泵(P-302A)进口管线减薄严重应更换，与该两处探针反映出的腐蚀程度相似(见图3及图4)，说明探针监测到的数据能够较真实地反映管线腐蚀。

通过腐蚀监测系统的实际运行可见，优化升级后的腐蚀监测系统能够真实反映设备和管线的腐蚀情况，为防腐蚀管理提供了可靠的决策依据。

图3 急冷水出口管线及探针腐蚀形貌

图4 塔顶回流管线更换及探针腐蚀形貌

5 结 语

在高含硫天然气净化厂的装置上设计并安装腐蚀监测系统，实际应用效果明显。电感探针腐蚀监测技术能够适用于高含硫环境下的使用要求，现场的监测数据与设备的实际腐蚀状况相符合，说明监测系统能够真实反映设备和管线的腐蚀情况，可以作为防腐管理的重要决策手段。

(编辑 王菁辉)