利用腐蚀监测数据完善防腐蚀体系的方法探讨

垢 野，蔡晓波，黄景峰，刘晓忱，董大清

(1.沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司,辽宁 沈阳 110180;2.中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司,辽宁 辽阳 111000)

在线腐蚀监测技术能够监测设备的运行情况和腐蚀趋势。通过腐蚀监测，可以对腐蚀速率、介质的变化情况以及生产操作参数随时跟踪，如果腐蚀速率发生变化，应立即检查设备及工艺操作参数的异常情况，有针对性的找出问题，避免情况进一步恶化导致财产损失和人身事故的发生[1]；也可以判断腐蚀控制措施的实施效果，并预测相应的设备操作系统的使用寿命，确保设备运行的稳定性和可靠性，减少因非计划停工造成的经济损失[2]。腐蚀监测有利于企业管理人员了解腐蚀过程和腐蚀机理，进而利用数据来分析腐蚀的发生发展与设备工艺操作参数之间的关系，对分析腐蚀原因和找到问题症结有很大的帮助[3]。

由于腐蚀发生的原因比较复杂，腐蚀监测数据不够直观明确，因此提出了结合思维导图的理念，运用腐蚀数据进行腐蚀要素流程分析，为石化企业进行有效的设备腐蚀管控提供了方法依据。

1 常减压蒸馏装置常顶腐蚀情况

1.1 常顶腐蚀控制措施简介

常压塔顶工艺流程见图1。常顶腐蚀回路是HCl-H2S-H2O型腐蚀环境，这种腐蚀环境主要存在于塔顶循环系统。一般气相部位腐蚀较轻，液相部位腐蚀较重，气液相变部位即露点部位最为严重。针对塔顶腐蚀该装置主要采取了如下控制措施：

图1 常压塔顶工艺流程

(1)常顶挥发线采取注中和剂、注缓蚀剂和注水的工艺防腐措施；

(2)常压塔顶换热器出口设置1支腐蚀探针，位置在E2002出口1 m处的竖直管段，目的是实时监控腐蚀状态，及时调整操作；

(3)计算露点，将露点控制在钛材的板式换换热器内。

1.2 常顶腐蚀数据超标与工艺调整

(1)2019年1月15日起常顶换热器出口腐蚀速率超标，达1.744 3 mm/a(见图2)。

图2 常顶探针腐蚀减薄趋势

(2)对照腐蚀数据，排查常顶三注系统、电脱盐运行状态及常压塔工艺参数，发现脱后盐(≤3 mg/L)、脱后水(≤0.2%)、常顶pH值(6.0～8.0)、铁离子(≤3 mg/L)均无超标现象。分析结果见表1。

(3)于1月26日提高常顶缓蚀剂注入量(由4.5 L/h提至5.0 L/h)，同时将常顶温度由113 ℃降至112 ℃，确保露点控制在板式换热器内，取得了一定的效果。

(4)1月29日此腐蚀减薄仍有上升趋势，再次将常顶温度由112 ℃降至111 ℃的同时将脱后盐质量浓度控制在≤1.0 mg/L,使腐蚀速率恢复至正常水平。

(5)2月20日进行探针更换(见图3)，发现原探针在使用过程中腐蚀严重，证明探针数据真实，常顶冷凝冷却系统存在严重腐蚀问题。

表1 工艺防腐日常指标汇总

图3 原探针拆出后腐蚀形貌

2 腐蚀要素流程分析体系

2.1 腐蚀要素流程分析理念

随着石油化工生产装置运行周期的不断延长，对装置腐蚀控制和腐蚀管理也提出了更高的要求。部分企业以往长期加工低硫低酸原油，当进行加工高硫、高酸原油适应性改造后，虽然装置硬件满足了加工高硫、高酸原油的要求，但装置的腐蚀控制技术、腐蚀管理体系等软件方面仍存在很大缺陷。为避免重大灾害性事故的发生，设备完整性管理理念应运而生，而基于腐蚀监测数据库的腐蚀要素流程分析正是完整性管理的核心内容之一。

2.2 结合思维导图进行要素分析

由于腐蚀发生的原因比较复杂，在遇到问题时往往无法立刻搞清楚，影响解决措施的制定。因此，在解决问题的过程中需要借助一定的方法进行分析判断。而思维导图正是一种能够表达发散性思维的有效思维工具。科学的思维导图是通过一个关键词或想法以辐射线形连接所有关联项目的图解方式，能够把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，有利于人脑的扩散思维的展开，协助人们利用记忆、阅读、思维的规律，发现并解决问题。在分析常顶腐蚀探针数据超标问题的过程中采取思维导图的理念，结合API 571标准、炼油装置防腐蚀策略等相关内容，确定关键腐蚀要素和流程(见图4)。

(1)原油分析：总氯、脱前含盐、总硫、酸值、氨氮、静置脱水时间；

(2)电脱盐脱后原油指标：操作温度、注水比例、脱后含盐、脱后含水、污水含盐；

(3)塔顶注水系统：注入方式、注入量、喷头形式、pH值、总硬度、铁离子、氯离子、硫含量、氨氮；

(4)塔顶注剂系统：注入方式、注入量、药剂浓度、喷头形式、载体；

(5)塔顶回流罐污水：pH值、铁离子、氯离子、硫含量、氨氮。

图4 常顶腐蚀要素流程分析示意

2.3 通过腐蚀要素流程分析查找问题

2.3.1 提高电脱盐效果

2019年度该装置脱后原油的含盐指标见表2。

表2 脱后原油盐和水分析情况

从表2可以看出，脱后含盐合格率仅为81.25%。由于原油的氯含量不稳定，当电脱盐系统脱盐效果欠佳时，会导致大量氯化物在常压炉等高温部位分解成氯化氢，随油气进入塔顶系统，并在露点温度下与蒸汽凝结水形成强酸性介质,易造成严重腐蚀，给装置的防腐工作造成巨大压力。因此，可以通过稳定原油性质、及时调整温度、电场强度、停留时间等工艺参数来提高电脱盐效果。

2.3.2 探针监测与化学分析相结合

装置在腐蚀探针数据超标期间，虽然未发生分析数据超标的现象，但从表1可以看出:常顶水的pH值从1月15日开始持续降低，至1月26日常顶水pH值已由7.8降至6.7;同时铁离子质量浓度也在0.13～2.45 mg/L的范围内剧烈波动。这些数据充分说明常顶腐蚀回路中的腐蚀介质浓度发生了显著变化，也从侧面证明了腐蚀探针数据表征了客观腐蚀情况。该处腐蚀探针为电感探针，原理是对管状测量元件施加高频信号，同时测取元件上反映探针减薄的感应信号，利用信号的变化反应管道的腐蚀情况和变化趋势[4]，因而对环境腐蚀变化极其敏感，能够起到及时预警的作用。因此，当腐蚀监测数据超标、常顶水pH值持续降低时，应调整中和剂的注入量，降低介质腐蚀性对设备管线带来的冲击;同时增加重要指标的化学分析频次，通过流程分析找出各要素之间的联系，进而对“一脱三注”等工艺防腐措施进行动态调整，进一步抑制腐蚀。

2.3.3 加强注剂管理

注剂属于一次性的消耗品，其选型和用量十分重要，对解决腐蚀探针数据超标很有帮助。该装置在2019年12月进行了注剂的更换，对新剂的性能尚处于摸索阶段,因而，在遇到腐蚀问题时无法按照以往经验通过注剂量的动态调整降低装置的腐蚀风险。另外，应考虑更换缓蚀剂的注入方式，或使用雾化效果好的锥喷嘴[5]，使缓蚀剂分散开，与金属表面充分结合。

根据腐蚀要素分析结果采取了相应的调控措施，起到了良好的效果，常顶腐蚀速率从2020年3月至6月期间始终保持在低位。

3 结 语

(1)以腐蚀监测结果为导向，通过对腐蚀要素的梳理，进行多维度的腐蚀流程分析，不仅有助于装置管理人员快速、准确地找到腐蚀原因，还能够进一步完善工艺防腐体系，强化对装置的防腐管控。

(2)如何对腐蚀监测数据进行正确解读并加以利用，是腐蚀管理人员关心的问题，也是值得腐蚀工作者值得研究的课题。建议开展基于腐蚀监测结果与腐蚀要素的过程模拟研究和软件开发，并通过创新成果应用使腐蚀监测技术在炼油厂等领域发挥更重要的作用。