常压塔顶挥发线电感探针腐蚀监测有效性研究

王国昇，于南南，张卫斌

(1.中海油东方石化有限责任公司，海南 东方 572600；2.岳阳长炼机电工程技术有限公司，湖南 岳阳 414000)

某石化公司加工海南文昌原油和西江原油，这两种原油属于低硫低酸原油。2017年末,在原油预处理装置原油中掺炼外购燃料油，因燃料油中硫含量超标，导致进入常压装置后的原料中硫含量超标3倍，发现常压塔顶挥发线一直腐蚀速率超标。通过实时调整操作，准确监测装置管线的腐蚀状况，对于降低挥发线腐蚀速率就显得尤为重要。

1 电感探针腐蚀监测状况

某公司原料预处理常压塔顶油气挥发线为HCl-H2S-H2O腐蚀环境[1]，腐蚀速率控制在0.2 mm/a以下，2017至2019年平均腐蚀速率为 0.25～0.37 mm/a，超出控制指标25%～85%，特别是2018年平均腐蚀速率为0.262 9 mm/a。其中2018年5月11日至5月13日探针测得的平均腐蚀速率超过 1.0 mm/a，为历年来腐蚀最严重的运行阶段。目前常压塔顶油气挥发线采用电感腐蚀探针在线腐蚀监测，为确保监测数据的准确性，严密监控常压塔顶挥发线腐蚀变化，及时增加采取措施，保证设备安全运行。

2 电感腐蚀探针可靠性

以电感腐蚀探针数据为主要研究对象，通过分析同时间段原油硫含量和酸含量变化、常压塔顶冷凝水pH值及铁离子含量等，来确定常压塔顶挥发线腐蚀趋势。通过同时间段现场人工定点测厚数据来确定腐蚀速率数值准确性，为减少人工测厚数据误差，测量在定人、定点及仪器校正的前提下，进行采集，尽量减少人为误差。以2018年1至6月采集数据为研究对象，进行验证。

2.1 挥发线腐蚀探针数据分析

2018年1至6月,常压塔顶挥发线电感探针完好，在线腐蚀监测的腐蚀速率见表1。

表1 常压塔顶在线检测数据

由表1可见，监测点腐蚀速率4次超过控制指标(0.2 mm/a)，检测发现5月11日至5月13日探针测得的腐蚀速率达到1.0 mm/a以上，已是控制指标的5倍;并且5月平均腐蚀速率为 0.425 3 mm/a ，6月份平均腐蚀速率为0.457 0 mm/a，是控制指标的2倍以上。

2.2 原油性质对挥发线腐蚀的影响

2.2.1 原油性质变化

2017年末开始掺炼外购原油，硫含量是基础油(海南文昌原油和西江原油的混合原油)的3倍。2018年1—7月加工原油硫含量、酸值、电脱盐脱后水含量、盐含量见图1。酸值整体呈下降趋势；硫质量分数整体呈上升趋势，5月11日至5月13日硫含量有一个高峰，随后下降；脱后水呈上升趋势；脱后盐含量呈下降趋势。硫含量升高加剧挥发线腐蚀。

图1 原油腐蚀成分分析

2.2.2 常压塔顶冷凝水变化

2018年1至6月,对常压塔顶冷凝水的氯离子、pH值、铁离子、硫化物含量等进行统计分析表明，氯离子呈上升趋势，特别是5到6月出现氯离子陡升的趋势;pH值为7左右，基本趋于平稳，无大幅波动，但是5月10至5月16日，pH值最低4.4，最高5.1；铁离子质量浓度在3至6月期间出现过超标，最高25 mg/L，远超控制指标3 mg/L;硫化物含量波动较大，特别是5至6月期间与氯离子含量同步增加，初凝区凝结的水量较小，溶解大量的HCl，使得pH值较低，两者相互作用，加剧了挥发线的腐蚀[2]。常顶冷凝水与在线腐蚀监测趋势吻合。

碳钢在不同温度不同pH值盐酸溶液中理论腐蚀速率见表2。pH值一定时，腐蚀速率随温度的升高而增加[3-4]。2018年1至6月原料预处理腐蚀探针监测腐蚀速率见表1。常压塔顶操作温度107～120 ℃，其挥发线材质为碳钢。1至4月，pH值为6.5～7.4，理论腐蚀速率为 0.254 mm/a，考虑到常压塔顶流体对腐蚀探针的影响，取区间平均值，计算1至4月腐蚀探针监测平均腐蚀速率0.243 5 mm/a,与碳钢在pH值6.6～7.0，93 ℃以上腐蚀速率相当。2018年5至6月,pH值在6～6.5，理论腐蚀速率0.508 mm/a稍大于检测探针腐蚀速率，特别是5月11至13日，pH值在4.4～5.1，理论腐蚀速率为1.778 mm/a,比检测探针腐蚀速率更大。结果表明:两种腐蚀速率对比,理论腐蚀速率大于探针监测速率，pH数值越低，腐蚀速率偏差越大。应尽量控制pH值在6.5～8.0，腐蚀探针腐蚀速率接近理论腐蚀速率。

表2 碳钢理论腐蚀速率 mm/a

2.3 挥发线腐蚀探针数据准确性

人工定点统计2018年全年常压塔顶挥发线10个关键位置的测厚数据(见图2)，腐蚀轻微位置无明显减薄，腐蚀严重位置减薄处腐蚀速率超过0.6 mm/a，平均腐蚀速率为0.31 mm/a，与2018年同一时间段腐蚀探针监测平均腐蚀速率基本一致(见图3)。对比结果表明，腐蚀探针数据可反映阶段性的平均腐蚀速率，因腐蚀探针为插入式，流体对探针的冲蚀等方面的影响，无法准确反映工艺管线的实时腐蚀速率。

图2 常压塔顶定点测厚腐蚀数据

图3 常压塔顶腐蚀探针腐蚀数据

3 腐蚀探针在线监测局限性

电感腐蚀探针为插入型，依靠探头金属的腐蚀损失量来判定常压塔顶挥发线的实时腐蚀速率，该监测方式只对均匀腐蚀状态监测有效，对局部腐蚀减薄无法有效监控。而人工定点测厚测量点固定，也可针对敏感位置增加测量点，局部腐蚀状况无法有效监控，会增加腐蚀泄漏。

4 超声波导波在线测量应用

超声导波在线测厚可对带保温及涂层的直管段进行全面测量，安装方便，操作简单，能够检测出管线外表面及管线内部局部腐蚀减薄位置及减薄截面积，可弥补电感腐蚀探针无法监控局部减薄的不足[5-6]。

用超声导波在线对常压塔顶挥发线进行测量，查找局部腐蚀减薄位置，对腐蚀探针测量数据进行验证，弥补腐蚀探针监测的不足。常压塔顶挥发线超声导波测量结果见图4，分析结果见表3。显示在仪器安装点反向Q1(-1.212 7 m)位置及正向Q2(1.734 3 m)位置为问题信号，为轻微减薄，其他位置无局部明显减薄迹象，与电感探针腐蚀监测数据基本吻合。对比结果表明：超声导波可针对局部减薄的位置进行定位，可针对问题信号进行人工定点测厚确认，对及时发现局部减薄位置，提前做好防护有很好的指导作用，可以弥补电感腐蚀探针监测系统的不足。

图4 超声导波测量结果

表3 超声导波测量分析结果

5 结 论

(1)电感腐蚀探针能及时反映常压塔顶挥发线腐蚀状况，能较准确反映腐蚀速率的变化，平均腐蚀速率与人工定点测厚数据计算基本一致，可作为挥发线管线阶段性腐蚀状况的参考。

(2)碳钢在不同温度、pH值盐酸溶液中，理论腐蚀速率大于在线腐蚀监测实时腐蚀速率，pH值低时，两者差值更大。因此运行期间，密切关注冷凝水pH变化，尽量控制平稳，控制pH值在 6.5～8 范围内，在线腐蚀监测数据可较准确反映实时腐蚀状况。

(3)电感腐蚀探针测量数据只能反映常压塔顶挥发线均匀腐蚀速率，无法有效反映局部腐蚀明显位置，故需要其他测量手段来弥补其不足。

(4)超声导波测量无需拆除管线保温层易直接进行测量，能较准确找到管线内外局部缺陷的位置，可协助电感腐蚀探针更准确监控常压塔顶挥发线的腐蚀状况。

(5)电感腐蚀探针使用后期需要更加严格的维护，避免不必要的人为及仪器产生的数据偏差。