炼油厂常用的腐蚀监测方法

信号线集线盒
图 6 现场电缆布线示意图 ● 数据显示方面的要求
如图 3 所示：下位机直接连接在探针尾部，计算机安放在操作室内。腐蚀监测信号 通过下位机已转换为数字信号，通过探制软件显示于计算机中。如果要接入控制室的 DCS 系统中，DCS 硬件系统中需具备 RS232 接口卡，并根据 DCS 的具体情况进行软件组态， 使腐蚀数据显示在 DCS 中。 ● 电阻探针开口及安装的要求
腐蚀速度 F
=
C × ∆W A×t× ρ
式中：
C———计算常数见表 2；
∆W———试验前后试片的失重，g； A———试片的腐蚀表面积，cm2；
t———腐蚀试验的时间，ｈ； ρ———试验材料的密度， kg/m3。 表 2 不同腐蚀速度单位的常数 C 值
F 的单位名称及符号
常数 C 值
毫克/米 2·天(mg/m2·d) 毫米/年(mm/a)
石油化工设备腐蚀防护新技术研修班资料
炼油厂常用的腐蚀监测方法
胜利炼油厂炼油检测中心 毕延进 胡 洋
中国石化集团炼油化工继续教育齐鲁培训基地 二〇〇四年七月
炼油厂常用的腐蚀监测方法
胜利炼油厂炼油检测中心 毕延进 胡洋
1 概述 腐蚀是危及炼油厂装置安全平稳运行的重要隐患，它能够造成设备泄漏或失效，
严重时会导致装置停工及火灾、爆炸等事故。因此炼油厂一般都采取一定的措施，对腐 蚀进行控制。
传统的腐蚀控制方法主要是从选材、工艺防腐等角度出发，防止腐蚀的发生。随 着工业自动化技术和检测仪器的发展，腐蚀监测技术逐渐在炼油行业防腐中占据了越来 越重要的地位。
所谓腐蚀监测技术，就是利用各种仪器工具和分析方法，确定材料在工艺介质环 境中的腐蚀速度，及时为工程技术人员反馈设备腐蚀信息，从而采取有效措施减缓腐蚀， 避免腐蚀事故的发生。通常，腐蚀监测主要有以下几个目的：
<20
低于 15℃效果不 好
4
不锈钢
硝酸(10%) 或柠檬酸铵(15%)
10～20 10～20
室温 70
(6) 数据处理 对于腐蚀试验的结果，通常按均匀腐蚀的平均值表示。常用的单位如：毫克/米 2·天
(mg/m2·d)，能直观的表示腐蚀进行的快慢；毫米/年(mm/a)能用以估计设备的使用寿命，
其可靠性决定于腐蚀的均匀程度。计算腐蚀速度的通式如下：
2.4×108×ρ 8.76×107
(7) 注意事项
a 脱脂除污效果检验：脱脂除污效果采用水膜试验进行检验。即把脱脂处理后的
试片放入水中，然后取出。如果脱脂完全，试片表面应保持一层完整的水膜，如果还有
油脂存在，该处则为干斑。
b 称重：为了保证所有的试片都达到稳定的表面状态，一般规定在干燥器中放置
24 小时后再称重。
蒸汽口
Ⅳ
Ⅴ
流量计
Ⅲ
9
注剂口
Ⅱ
Ⅰ
退油线至污油罐
工艺流程主管道
Байду номын сангаас
图 8 变流速腐蚀试验旁路图
它有 5 个试验段组成，图中标号为 I-V。从 I 到 V，试验段的管径依次变粗，所以
同一流量下可以得到 5 种介质流速。每个试验段中可最多安装 9 只环形试件。试验时介
质依次流经 I-V 试验段及流量计，通过调节进出口阀门及节流阀门的开度，可以得到预
现场腐蚀试验装置主要安装在高温设备管道腐蚀严重的部位，在装置正常开工过 程中可以自由切换，进行现场腐蚀监测、腐蚀试验等，可取得准确的现场腐蚀数据。 A 等流速试验旁路
即试验过程中，试样处于同一介质流速中，不能同进进行多种流动状态下的腐蚀试
8
验。
图 7 第三套常减压装置减三线腐蚀监测旁路 图 7 所示的为胜利炼油厂第三常减压装置减三线上的一条腐蚀试验旁路，它是为 了监测炼制高硫原油给装置高温部位带来的腐蚀。该装置结构简单，主要设备为一不锈 钢压力釜，釜内装有试处悬挂架用来安装各种试验试处。釜盖上装有探针监测口，可以 实现探针监测。通过此旁路可以方便地完成腐蚀挂片、涂料挂片、腐蚀探针等多种现场 试验或腐蚀监测任务。 A 变流速试验旁路 这是一种一次可进行多种流速状态试验的装置，它可以一次完成五种介质流速下的 腐蚀试验，且一轮试验可得出最多 9 种钢材在 5 种介质流速下的腐蚀数据。装置上设有 药剂注入点，可以进行化学药剂的效果评定。试验装置的原则流程见图 8。
计算机是监测控制中心，它根据设定参数自动控制监测过程，实现实时绘制腐蚀率
曲线，自动把数据存盘等。下图是软件控制界面。
b 现场条件要求
1＃监 测口
2＃监 测口
图 5－多点在线腐蚀监测控制软件
3＃监 测口
4＃监 测口
5＃监 测口
＊＃监 测口
＊＃监 测口
7
探针
下位机
计算机
电源线集线盒 信号线
24 伏 电源
单点监测电阻探针就是每次只能监测一个点的腐蚀率。胜利炼油厂采用的电阻探 针监测仪器为自行开发设计的 DF 型电阻探针腐蚀监测仪，该腐蚀监测仪由两部分组成： 电阻探针（传感器）和腐蚀监测仪（见图 3）。为保证电阻探针在现场便于拆卸，将探针 部分设计为可伸缩式，同时配备了探针装卸器。电阻探针在胜利炼油厂主要用于常减压 装置常减顶低温系统腐蚀监测、工艺防腐试验的腐蚀监控、加氢装置催化剂再生时腐蚀 监控等方面。
b 清除试片上的腐蚀沉积物。对腐蚀沉积物较多的试片，在化学清洗前应先用竹片或
塑料片进行物理清理。根据试片材料按表 1 选择化学清洗配方与控制清洗时间。
c 化学清洗后的试片应立即用自来水冲洗，再用无水乙醇清洗。然后用滤纸吸干，用
风吹干，放入干燥器内保存。
d 干燥好的试片用分析天平称重，准确度应和试前一致。求出试验后的腐蚀失重。
速度。
电阻探针技术是炼油厂采用最广泛的在线监测技术，它将多个探头安装在不同的
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部位，通过监测仪器显示腐蚀速度的变化。此外，探针测量元件可以根据现场需要采用 不同的材料。电阻探针的另一个优点是适用范围广，几乎可以用于炼油厂所有的介质环 境中，包括气相、液相、固相和流动颗粒。
电阻探针信号反馈时间短、测量迅速，能及时反映出设备管道的腐蚀情况，使设 备管道的腐蚀始终处于监控状态。因此对于腐蚀严重的部位和短时间内突发严重腐蚀的 部位，这种方法是不可缺少的监测控制手段。但由于仪器测量灵敏度的限制，其所测得 的数据受工艺介质腐蚀速度变化的影响较大，测量结果有时会发生偏差。 （1）单点监测电阻探针
期的介质流速。在进油阀后设有缓蚀剂入口，可以进行注剂试验。介质流量通过流量计
读出。根据试验段的管径可换算出各段的介质流速，计算公式如下：
其中：
10000 Q
Vi =
9πDi2
Vi --- 第 i 段试验段的流速，i = I–V，m/s
Q --- 介质流量，m3/h
Di --- 第 i 段试验段的试环内径，i = I-V，mm。
如同挂片探针一样，现场应开好监测口，焊上 PN40DN25 的闸阀以便进行探针的装 卸操作。选阀门时注意在阀门全开时应能顺利通过电阻探针（约Φ22）。 ● 电源线及信号线的要求
图 6 中：计算机与下位机之间的实线代表电源线，24 伏直流供电。虚线为双芯屏蔽 信号线，连接微机与下位机。所有线缆应走布线管（槽），引入到工作室或操作室。设 计布线管（槽）时，为了减少工作量，应在现场合适的地方设置集线盒，各分支线在集 线盒内与总线相并联。根据监测点的远近，可设置多个。 2.3 现场腐蚀试验旁路
2
图 2 探针挂片在常压塔顶空冷器上的应用 （1）探针挂片的结构型式
探针挂片器主要由探针杆、密封填料盒、锁紧环等组成。与安装在现场管道上的阀 门配合可进行带压装卸操作，因此可随时取出监测挂片进行腐蚀测量。示意图如下：
挂片探针的装卸需要与一个 PN40DN25 的闸阀相配合，开口位置应当有较大的空间， 有利于监测操作。示意图如下：
c 仔细观察和记录试片表面的腐蚀形态和特征，发现有点蚀时应注意蚀坑的大小、形
状、数目和分布情况。测出最大和最小坑深，对有代表性的试验结果应照相存档。
表 1 金属试片常用化学清洗法
试片材质
清洗剂成份
清洗时间 (min)
温度 ℃
说明
盐酸(10%)+六次甲基四
室温 边洗边轻擦，温度
碳钢
胺(0.5%)或 7019
图 3 电阻探针腐蚀监测仪 （2）多点在线监测式电阻探针 a 基本原理
胜利炼油技术研究所开发的在线腐蚀多点监测技术是将多个电阻探针的腐蚀信号 通过模数转换、远程传输、数据处理、软件集中控制等实现多路在线自动腐蚀监测，如
6
下图 4 所示意。
1
2
3
4
5
电阻探针 下位机 电缆 转换接口
计算机
图 4－多点在线腐蚀监测技术原理图
（1） 判断腐蚀发生的程度和腐蚀形态。 （2） 监测腐蚀控制方法的使用效果（如选材、工艺防腐等）。 （3） 对腐蚀隐患进行预警。 （4） 判断是否需要采取工艺措施进行防腐。 （5） 评价设备管道使用状态，预测设备管道的使用寿命。 （6） 帮助制定设备管道检维修计划。 因此，通过腐蚀监测，工厂不仅可以预防腐蚀事故的发生，还可以及时调节腐蚀 控制方案，减少不必要的腐蚀控制费用，获得最大的经济效益。 2 常用腐蚀监测技术 齐鲁石化公司胜利炼油厂从二十世纪 70 年代开始进行腐蚀监测工作，先后采用了 腐蚀挂片、电阻探针、定点测厚、现场腐蚀试验装置、冷凝水分析等腐蚀监测技术，为 炼油厂的设备防腐提供了大量的数据。 2.1 腐蚀挂片监测 腐蚀挂片监测作为腐蚀监测最基本的方法之一，具有操作简单，数据可靠性高等 特点，可作为设备和管道选材的重要依据。目前胜利炼油厂采用的腐蚀挂片技术主要有 两种方式。一是利用装置停工检修，在装置设备内部重点腐蚀部位挂入腐蚀挂片，待运
c 经清洗之后的试片要用镊子夹取，不能用手直接拿取试片。
2.2 电阻探针监测
电阻探针腐蚀监测是通过测量金属元件（称探头）在工艺介质中腐蚀后的电阻值变
化，计算金属在工艺介质中的腐蚀速度。当探头受腐蚀后，横截面积减小，造成电阻增
加。电阻增加与金属损耗有直接关系，因此，通过一定的公式，可以换算出金属的腐蚀
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3
挂片探针
工 艺 管 道
图中： 1－单丝头，PN40DN25，与工艺管道同材质，无丝一端连在工艺管道上，焊接。有 丝一端与阀门相连拧紧后焊接。 2－阀门，Z11H－40－25 闸阀。由于各厂家生产的闸阀有所不同，选阀门时注意在 阀门全开时应能顺利通过直径 20mm 的圆棒。 3－挂片探针，与阀门丝扣连接，可随时拆装。 （2） 试片规格 尺寸(长×宽×厚 mm) 25.0×10.0×2.0，距两端 5mm 各有一φ4.0 孔。 试片材质选择国产 20 号优质碳素钢(GB 699—65)，化学成份应符合以下标准：
1
行一个生产周期，装置再次停工检修时取出，测量挂片腐蚀失重情况，计算腐蚀速度， 这种方法被称为现场腐蚀挂片监测。该方法监测周期以装置运行周期为准，通常为 2 到 3 年。第二种方法是采用挂片探针技术（图 1、2）
图 1 探针挂片示意图 ，在装置运行过程中，对重点腐蚀部位进行监测，监测周期通常为一到二个月。腐蚀挂 片监测操作周期比较长，所测得的数据为装置设备在一段时间内的平均腐蚀速度，不能 反映设备在某一点的腐蚀速度，因此无法用于实时在线分析。腐蚀挂片监测数据主要用 于设备选材和监测工艺防腐措施的应用效果，也可作为其他腐蚀监测数据比较的基础。
d 将试片浸入石油醚中用棉球擦洗脱油(采用密闭包装的标准试片用水清洗表面)。
c 浸入无水乙醇中清洗，然后再移入清洁的无水乙醇中浸泡片刻，取出试片，用滤纸
吸干，用风吹干，放入干燥器内至少存放 30min，称重。称重时应准确至 0.0002g。
(5) 试片的试后处理
a 试后应小心取出试片，观察记录表面状况，有代表性的试验结果，应照相存档。
（重 %）C=0.17～0.24 Si=0.17～0.37
（3） 试片的加工 a 试片应采用板材加工。
P≤0.040 S≤0.040
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b 试片应用机床切削、铣、磨等机械加工方法，以免引起金相变化和产生应力。其棱边(含
钻孔)不准有毛刺。
c 加工好的成批试片采用防锈密闭包装。
d 平行试验所用试片表面状况应当一致。试片表面的粗糙度规定为∇1.6。 （4）试片的试前准备
a 生锈或回用试片应进行砂磨，砂磨选用砂布应先粗后细，最后规定采用 GZ 120 号砂
布。打磨的方向应该在换砂纸(布)时，改变 90℃，每次打磨到前一次打磨痕迹消失为止。
不可用同一张砂布研磨不同材质的试片。
b 试片在试前用小号钢字在一端打字编号。打字时用力不可过大，以免产生过大的应
力。
c 仔细测量和计算试片的表面积。其标准偏差不可超过 1%。