{首页主词},&

腐蝕在線監測系統在港口儲運系統中的應用

2018-06-07 13:57:42 作者：張薇,趙春雨,王偉來源：港口科技分享至：

0　引　言

港口儲罐及管道等設施設備因遭受儲運介質的腐蝕易發生腐蝕穿孔、腐蝕開裂和腐蝕疲勞等安全隱患。國內港口雖然在腐蝕管理方面的工作取得一定的成果，但仍存在一些問題，例如：前期設計考慮不全面，腐蝕監測位置設置不合理，選材不當；腐蝕評估系統不健全，評估缺乏依據，結論偏離實際；腐蝕監測方法選擇不科學，監測結果不能全面體現設施的腐蝕狀況；設施統一對待，缺乏分級管理；數據和信息記錄保存不完整，缺失嚴重；缺少系統化管理，管理效果較差、效率較低；等等。

1　腐蝕在線監測的意義

隨著信息技術及工業現場總線技術的發展和應用，腐蝕在線監測系統作為防腐蝕工作的重要組成部分之一，逐漸在事故預防、設備運行狀態改善等方面發揮著越來越重要的作用。各種腐蝕在線監測技術與計算機技術相結合建立的腐蝕在線監測系統能將數據的采集、處理、分析、預測及反饋命令一體化，從而實現設施設備腐蝕狀態的全面實時監測，對港口儲運系統的安全運行具有重要意義。

1)提供現場設備及其他設施的腐蝕速率，并對其腐蝕狀況進行評價，由此可確定系統安全、有效的運行時間。

2)對可能發生腐蝕失效的各種環境工況進行預警。

3) 根據監測所得到的腐蝕速率，確定設施合理的檢修和維修周期。

4)防止因腐蝕所引起的泄漏等事故的發生，從而減少對環境的污染。

5)有效地評估各種腐蝕控制和防腐技術的有效性，例如化學緩蝕劑的功效和篩選，并找出這些技術的最佳應用條件。

6)觀察環境參數對系統腐蝕性的影響，掌握設施實際的腐蝕現狀。

此外，腐蝕在線監測系統可在設備正常運行的情況下進行腐蝕監測，用戶可根據實時、連續的監測數據，及時采用或調整防護措施，預防腐蝕破壞事故的發生，實現設備安全、高效的運行。

2　腐蝕在線監測系統組成

腐蝕在線監測系統由硬件系統和軟件系統2部分組成。硬件系統主要由腐蝕監測傳感器、數據工作站（或電源及通信轉換模塊、工控機）等模塊組成。軟件系統為腐蝕在線監測管理平臺，其融合腐蝕在線監測、超聲波測厚、取樣分析等模塊，通過科學合理的分析手段，力求實現準確的腐蝕預測和腐蝕狀況評估，為防腐管理提供重要決策依據。

3　腐蝕在線監測系統硬件

3.1　硬件組成

在腐蝕在線監測系統硬件方面：傳感器監測到的數據經采集器、變送器處理后由RS485總線傳送到通信及電源轉換模塊；通信及電源轉換模塊與工控機之間由RS232總線相連；工控機與服務器、B/S訪問終端、DCS系統等組成局域網，通過互聯網與遠程中心相連，用戶可進行遠程操作。腐蝕在線監測系統硬件組成示意圖見圖1。

3.2　腐蝕在線監測技術的選擇

目前，國內外對于腐蝕的監測方法主要有現場掛片法、電阻探針法、電化學法、電感法、電場矩陣法等。現場掛片法的基本原理是將被測試樣放入實際運行的腐蝕介質中，根據被測試樣質量的變化測定腐蝕速率。電阻探針法利用電阻探針絲在長度不變、截面積均勻減小時電阻增大的特性，計算探針絲直徑的變化，從而得到金屬腐蝕速率。電化學法利用線性極化、弱極化等方法來測量腐蝕速率。這些傳統的腐蝕在線監測技術都有一定的缺陷，例如具有侵入性、監測周期長、測量結果不準確、實際測到的是平均腐蝕速率無法滿足實時測量的要求等，而且在應用范圍上也有局限性，例如電阻法無法應對孔蝕等局部腐蝕情況。

根據港口儲運系統設備的特點，宜采用在線電感探針腐蝕速率監測技術、在線電場矩陣測厚技術和在線波導式超聲測厚技術，并根據被測管線和儲罐內部介質理化特性及所處環境特點，選取具有代表性的部位進行抽樣監測，以點概面。此外，在原油及渣油運輸管線上安裝合理密度的溫度、濕度傳感器，檢測保溫層態勢和保溫效果，為防腐保溫系統的維修維護提供科學依據。

3.2.1　在線電感探針腐蝕速率監測技術

在線電感探針腐蝕速率監測技術的原理是通過測量金屬試樣腐蝕減薄所引起的磁通量變化來直接測得金屬試樣的腐蝕深度，從而計算得到金屬腐蝕速率。該方法適用于各種不同的介質，不受介質導電率的影響，能對金屬腐蝕速率的變化做出快速反應。[1]

3.2.2　在線電場矩陣測厚技術

在線電場矩陣測厚技術是一種以歐姆定律和電場分布為理論基礎，基于電位列陣的金屬設備、管道在線腐蝕監測方法。探針列陣分布在被測設備外壁，具有直接檢測局部典型范圍內在役設備的壁厚腐蝕量、腐蝕速率、坑蝕、焊縫腐蝕、沖蝕等的能力。

在線電場矩陣腐蝕監測系統為直接接觸型傳感器，具有監測結果直接有效、非開孔表面安裝，不介入監測構件、與被檢測區域內的流體無接觸、安全性好、安裝便捷、使用壽命長等優點，適用于管道彎頭、T型接頭、焊縫等復雜形體及高溫高壓部位的腐蝕監測。

3.2.3　在線波導式超聲測厚技術

超聲波測厚技術是一種有效的監測設備管道壁厚的方法，是防腐檢測的重要手段。檢測探頭陣列發出一束超聲能量脈沖，此脈沖充斥整個圓周方向和整個管壁厚度向遠處傳播，當遇到管道內外壁腐蝕或者缺陷引起的金屬缺損時，由于管道橫截面發生變化，在缺損處會有反射波返回，通過儀器分析可探知管道內外部缺陷位置、大小和腐蝕情況。超聲波檢測的優點是檢測距離長、檢測過程簡單。

3.3　監測點的選擇

3.3.1　布點原則

監測點的選擇要充分考慮港口儲運系統的工況條件和可實施性，力爭做到對腐蝕因素的監測、對腐蝕發生發展過程的監測和對腐蝕結果的監測。根據港口儲運系統的介質理化特性，腐蝕在線監測探針應選擇在易積水、通風難、腐蝕易發生的位置進行安裝，尤其是在碼頭裝卸管道、鄰近易燃易爆危險品堆場的管道、位置低矮保溫層易積水的管道應適當增加腐蝕在線監測探針的安裝密度，測量結果數據可自動以無線或有線的方式傳輸至軟件管理平臺。

3.3.2　保溫層下溫度、濕度在線監測

管道外保溫層對流體介質安全、可靠、高效的輸送起著重要的作用。可在原油、渣油管線上安裝溫濕度傳感器，監測保溫狀態、保溫效果及保溫層下濕度變化情況等，通過數據對比來判斷保溫層保溫效果和雨水滲漏狀況，進而分析確定維護維修級別。同時，溫濕度傳感器還可以作為管線表層腐蝕監測的輔助工具。

3.3.3　儲罐的腐蝕監測

3.3.3.1　儲罐底板厚度在線監測儲罐底板厚度監測可在不影響儲罐結構穩定性的前提下，采用在線波導式測厚儀對儲罐底板厚度進行實時監測。儀表的選用必須滿足國家防爆和防護標準。

3.3.3.2　儲罐罐壁腐蝕在線監測在原油儲罐內往往殘留污水，罐壁易發生腐蝕。可在距罐底0~200 mm高度的罐壁上安裝多組多點式在線波導式測厚儀，對罐壁腐蝕情況進行實時監測。

3.3.3.3　儲罐加熱管線腐蝕在線監測針對加熱管線內部，可在延伸到罐外的加熱管線出入口安裝鎧裝加長電感探針來進行腐蝕在線監測，同時采用內置溫度傳感器的電感探針來實時監測蒸汽溫度。

3.3.4　泵房管道入口及其出口腐蝕監測

介質在管道中流動，尤其是在變徑和T型接口處，高速流動的介質會對管道內壁造成沖刷腐蝕致使管壁變薄，使管道迎流面更容易受到傷害。因此，可根據管道中不同介質特性選擇合適的壁厚監測設備（如在線波導式測厚儀或在線電場矩陣系統），進行連續性的管道厚度監測。重點監測部位在硫酸泵房出入口、渣油泵房出入口和原油泵房出入口。可采取抽樣監測的方式對出口迎流面進行監測，及早掌握管道的腐蝕情況，避免因腐蝕破壞造成有害物質泄漏安全事故。

3.3.5　地上、地下管道焊縫腐蝕監測

在管道焊口、彎頭迎流面安裝在線電場矩陣腐蝕監測系統，利用電場分布原理，可以把管道一段直管或彎頭自動地分割為100余個微小區域來進行監測。還可以將在線電場矩陣腐蝕監測系統安裝在管道焊接處兩側，對焊接處是否腐蝕、是否存在裂紋進行監測和預警。在線電場矩陣腐蝕監測系統不僅可以安裝在地上管道上，還可以安裝在地下管道上。

4　腐蝕在線監測系統軟件

4.1　軟件構成

腐蝕在線監測軟件為港口儲運系統提供腐蝕與防護信息管理平臺，軟件以腐蝕在線監測系統硬件為基礎，構建腐蝕監測數據庫，承載現場腐蝕監測數據和儲運設備基礎信息，具有腐蝕數據實時分析和腐蝕情況預警等功能，實現港口儲運系統腐蝕管理信息化、直觀化、專業化，為港口儲運系統的安全、高效運行提供技術支撐。

腐蝕在線監測系統軟件由數據庫模塊、分析評價及維修維護策略模塊等2大部分組成，其中：數據庫模塊包含港口儲運系統設備管道及儲罐基礎信息數據庫、在線監測數據庫、檢測數據庫、環境數據庫等；分析評價及維修維護策略模塊包含數據處理關聯對比模塊、腐蝕及失效分析模塊、風險評估及安全評價模塊、壽命預測診斷模塊等。腐蝕在線監測系統軟件架構示意圖見圖2。