萬常頂油氣線穿孔部位檢驗分析研究及預(yù)防措施

1、.論 文500萬常頂油氣線穿孔部位檢驗分析研究及預(yù)防措施單 位：天華化工機械及自動化研究設(shè)計院所在部門： 第三研究部無損檢測技術(shù)研究所 作 者： 高 超 指導(dǎo)老師： 楊 海 軍 論文日期： 2012年7月7日 500萬常頂油氣線穿孔部位檢驗分析研究及預(yù)防措施作者：第三研究部 高超 指導(dǎo)老師：楊海軍摘 要：本文針對中國石油蘭州石化公司煉油廠500萬常頂油氣線管道三通的穿孔部位，運用電光能等實驗檢測手段，來檢驗常頂油氣線三通部位穿孔情況以及產(chǎn)生原因并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。ABSTRACT ：According to refinery 5 million oil and gas pipe line t

2、hree top punched parts of the LanZhou petrochemical company of China National Petroleum Corporation, using electric light energy of the detection means, to test the top three parts of oil and gas lines often perforation condition and causes and puts forward some corresponding preventive measures. 關(guān)鍵

3、詞：檢測檢驗，腐蝕，光譜，能譜前 言：中國石油蘭州石化公司煉油廠500萬裝置，由于其安裝較早，投入使用年限較長，油氣線管道布置工藝不大合理，而且平時檢修安排科學(xué)性差，所以難免會存在一些陳舊裝置和管道。而這些裝置和管道在設(shè)計和安裝時又存在諸多不合理的結(jié)構(gòu)，雖然其基本能滿足生產(chǎn)需求，但時有會發(fā)生一些極其危險的泄漏事故。因此，有必要對此裝置和管線進行檢測檢驗分析和提出進一步的改造預(yù)防措施。該裝置管線的特性數(shù)據(jù)羅列如下： 緒表 裝置管線特性數(shù)據(jù)列表管道名稱常頂油氣線型號規(guī)格377×9.5mm標稱材質(zhì)碳鋼設(shè)計壓力0.28Mpa工作壓力0.03 Mpa設(shè)計溫度60工作溫度40工作介質(zhì)常頂油氣(含

4、有汽油、瓦斯、硫化氫及一定量的水)介質(zhì)流向空冷器（A-102）至常頂回流罐（D-103） 1. 常頂油氣線穿孔部位檢驗檢測分析1.1 宏觀檢查 針對500萬常頂油氣線管道，由于其經(jīng)常受到一些汽油、瓦斯、硫化氫等腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，而且常年暴露在空氣中，容易受到各種各樣化學(xué)的物理的機械的或者電化學(xué)的破壞作用，所以首先在其宏觀上常常表現(xiàn)出一些我們可以通過觀察或者簡單測定其某些數(shù)據(jù)進而確定其目前狀態(tài)的特征。所以，有必要首先通過宏觀檢查的方式來對常頂油氣線穿孔部位進行檢驗檢測分析。 由于500萬裝置常頂油氣線穿孔部位周圍的管線特性數(shù)據(jù)和穿孔部位形成了一定程度上的對比，所以，有必要將其整個介質(zhì)經(jīng)流的管線圖

5、樣都在此進行示意圖分析。這樣才能更全面的分析常頂油氣線穿孔部位檢驗檢測數(shù)據(jù)，進而找出造成穿孔的具體原因，以及提出科學(xué)可行的預(yù)防措施。因此，將常頂油氣線圖樣及取樣部位具體情況附 圖1.1 如下。圖1.1 常頂油氣線相關(guān)結(jié)構(gòu)及取樣部位示意圖 1.1.1 常頂油氣線宏觀檢查的大面積穿孔狀況及取樣情況由于常頂油氣線在生產(chǎn)過程中要受到介質(zhì)強烈地沖刷腐蝕，而其沖刷腐蝕穿孔的狀況在宏觀上會表現(xiàn)出一些可以識別的宏觀形態(tài)，所以我們針對其宏觀檢查的大面積穿孔狀況及取樣情況如下。圖1.2 常頂油氣線宏觀檢查大面積穿孔部位及取樣位置 根據(jù)以上宏觀檢查，對 圖1.1 中常頂油氣線進行全面檢查的結(jié)論如下：（1）常頂油氣線

6、外徑377mm，母材為碳鋼；（2）常頂油氣線從空冷器（A-102）至常頂回流罐（D-103）東側(cè)第一個承插式三通背向發(fā)現(xiàn)有一貫穿性孔洞，邊緣不規(guī)則（面積約50cm2），孔洞邊緣明顯腐蝕減薄，孔洞正對上方插管，孔洞所在直管段東側(cè)為管封頭結(jié)構(gòu)；（3）常頂油氣線穿孔管段內(nèi)壁靠近底部附著有大面積銹蝕層。1.1.2 常頂油氣線穿孔部位對應(yīng)三通測厚分析由于常頂油氣線最東側(cè)第一個承插式三通宏觀來看受介質(zhì)腐蝕破壞嚴重，所以有必要再進一步對其環(huán)向進行測厚，測厚的位置如 圖1.1 中圖示。鑒于其材質(zhì)為20#鋼，我們對其表面進行簡單除銹并且敷以工業(yè)甘油后，用26XTDL 型測厚儀對其環(huán)向均勻取六點進行測厚，測厚數(shù)據(jù)

7、見下表 1.1 ，檢測結(jié)果顯示規(guī)格為377的三通環(huán)向部位孔洞周邊管壁嚴重減薄。為便于清晰的顯示測厚的情況以及結(jié)果，現(xiàn)在給出原始測厚數(shù)據(jù)如下：表1.1 常頂油氣線測厚數(shù)據(jù)測量儀器型號26XTDL測量儀器編號DT-18測量儀器精度±0.01mm耦合劑工業(yè)甘油公稱壁厚-實測最小壁厚4.0mm表面狀況除銹實測點數(shù)6點檢測部位示意圖：圖1.1。管 件名 稱編號規(guī) 格測 厚 數(shù) 據(jù) (mm)123456備注三通S13778.48.08.07.66.94.0檢測結(jié)果：孔洞周邊管壁嚴重減薄，實測值為4.08.4mm。 綜上所述，經(jīng)過對500萬常頂油氣線管道的宏觀檢查和背向三通穿孔部位的測厚數(shù)據(jù)分析,

8、可以從結(jié)果得出由于受到來自從空冷器（A-102）至常頂回流罐（D-103）流經(jīng)的介質(zhì)的沖刷作用，其東側(cè)第一個承插式三通背向發(fā)現(xiàn)有一面積約50cm2的邊緣不規(guī)則型貫穿性孔洞；而測厚數(shù)據(jù)顯示孔洞邊緣由內(nèi)向外受到腐蝕影響的嚴重性依次遞減，沖刷形貌也由內(nèi)而外呈現(xiàn)出放射狀，檢測厚度也根據(jù)沖刷作用的影響程度由外向內(nèi)漸漸減薄。 這只是該常頂油氣線受沖刷腐蝕后宏觀上的形態(tài)，為了能夠在微觀上更細致的分析產(chǎn)生這些宏觀形貌的深層次原因，我們以下采用掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀對常頂油氣線東側(cè)三通受沖刷腐蝕空洞進行取樣檢測分析，這樣能夠讓我們在結(jié)構(gòu)性上對該現(xiàn)象有一個更好的更完整的論證和總結(jié)。1.2 掃描電子顯微鏡及X

9、射線能譜分析 為了進一步深入的分析造成常頂油氣線東側(cè)三通對應(yīng)位置穿孔的原因，采用掃描電子顯微鏡技術(shù)，能夠從微觀上為我們展現(xiàn)該穿孔部位受到破壞之后的原始形貌；而同樣配合X射線能譜檢測分析，也能夠從所含各種元素當量的角度揭示該部位產(chǎn)生腐蝕的原因。在進行電鏡和能譜檢測之前，為便于對比分析對象，常常在受到穿孔破壞周圍相鄰的位置進行取樣，分別取樣有 1#樣品和 2#樣品，其中1#樣品是未進行清洗的，而2#樣品是清洗之后的。兩種樣品的宏觀圖樣如下 圖1.3 。 圖1.3 宏觀取樣圖示（1#樣品和2#樣品）對1#樣品進行掃描電子顯微鏡和X射線能譜檢測分析，其在掃描電子顯微鏡觀察下的1#樣品腐蝕產(chǎn)物形貌及能譜

10、分析結(jié)果如下（未清洗）。圖1.4 掃描電子顯微鏡觀察下的1#樣品腐蝕產(chǎn)物形貌圖1.5 1#樣品X射線能譜分析圖示表1.2 1#樣品X射線能譜分析結(jié)果列表Element Line Weight% Cnts/s Atomic%C Ka 2.98 0.78 11.40Si Ka 0.45 2.22 0.73P Ka 0.00 0.00 0.00S Ka 13.18 83.84 18.87K Ka 1.41 8.52 1.65Mn Ka 0.00 0.00 0.00Fe Ka 81.98 239.36 67.35對2#樣品進行掃描電子顯微鏡和X射線能譜檢測分析，其在掃描電子顯微鏡觀察下的2#樣品腐蝕產(chǎn)

11、物形貌及能譜分析結(jié)果如下（清洗后）。圖1.6 掃描電子顯微鏡觀察下的2#樣品腐蝕產(chǎn)物形貌圖1.7 2#樣品X射線能譜分析圖示表1.3 2#樣品X射線能譜分析結(jié)果列表Element Line Weight% Cnts/s Atomic%C Ka 1.22 1.01 5.40Si Ka 0.16 1.61 0.30P Ka 0.17 2.00 0.29S Ka 0.33 4.60 0.55Mn Ka 0.00 0.00 0.00 Fe Ka 98.12 669.20 93.46綜上所述，對比清洗前后試樣的掃描電子顯微鏡和X射線能譜分析，可以發(fā)現(xiàn)，在掃描電子顯微鏡下觀察出常頂油氣線穿孔部位內(nèi)表面呈現(xiàn)

12、出典型流淌狀的沖刷腐蝕形貌，而X射線能譜結(jié)果數(shù)據(jù)列表也表明常頂油氣線三通穿孔部位周邊腐蝕產(chǎn)物S含量很高。同樣，為便于清晰的展示進行掃描電子顯微鏡及X射線能譜檢測分析時所用到的相關(guān)儀器以及取樣方法，體現(xiàn)報告數(shù)據(jù)和結(jié)論的完整性，在此也一致性的給出原始分析報告如下。掃描電子顯微鏡及X射線能譜分析報告儀器名稱掃描電子顯微鏡X射線能量色散譜儀儀器型號JSM-5600取樣方法機械加工分析部位1、2#樣品內(nèi)表面常頂油氣線材質(zhì)碳鋼熱處理狀態(tài)-分析部位相應(yīng)斷口形貌及X射線能譜分析結(jié)果：見圖1.4至圖1.7和表1.2至表1.3。分析結(jié)果：掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)常頂油氣線穿孔部位內(nèi)表面呈現(xiàn)出典型流淌狀的沖刷腐蝕形貌，能譜

13、分析穿孔部位周邊腐蝕產(chǎn)物S含量很高。1.3 材料成分光譜分析為了深入分析穿孔管段部位的材料成分，我們采用SPECTROTEST工作站對管段外表面取三點（如報告中附圖）檢測其材料成分是否符合20#鋼元素含量標準值，從而完成對其穿孔管段進行光譜分析。其檢測部位如圖1.1所示，檢測分析結(jié)論同樣以報告的形式附下。材料成分光譜分析報告分析方法光譜技術(shù)指標火花激發(fā)/全成分分析檢測儀器型號SPECTROTEST工作站檢測儀器編號ZT-06檢測部位管段外表面實測點數(shù)3點分析狀態(tài)：20#鋼 元素含量標準值（GB/T8163-2008輸送流體用無縫鋼管）元素CSiMnPS含量(%)0.170.240.170.37

14、0.350.65 0.035 0.035管材元素含量實測值（分析部位：S1）元素CSiMnPS含量(%)0.2170.2330.4640.0020.013注：以上結(jié)果均為三點測試平均值，分析部位見 圖1.1 。分析結(jié)果：經(jīng)材料成分光譜分析，穿孔管段材料成分符合20鋼元素含量標準值。2. 分析結(jié)論討論及預(yù)防措施經(jīng)過前面針對500萬裝置常頂油氣線管道三通穿孔部位的檢驗檢測分析，包括宏觀檢查，測厚數(shù)據(jù)分析，掃描電子顯微鏡和X射線能譜分析，材料成分光譜分析。從整個檢測分析結(jié)果來看，常頂油氣線穿孔部位孔洞邊緣明顯腐蝕減薄，穿孔管段內(nèi)壁靠近底部附著有大面積銹蝕層，其內(nèi)表面呈現(xiàn)出典型流淌狀的沖刷腐蝕形貌，能

15、譜分析結(jié)果也顯示穿孔部位周邊腐蝕產(chǎn)物S含量很高。造成這些現(xiàn)象的原因主要可以歸結(jié)為介質(zhì)沖刷腐蝕，介質(zhì)中含有大量的S起到了一定的促進作用，具體分析討論如下。2.1 針對檢測對象檢驗結(jié)論原因分析討論（1） 開停車過程中產(chǎn)生的介質(zhì)沖刷。如圖1.1 所示，當開車時來自空冷器A-103的介質(zhì)順著承插支管流下來后到達下面時尤其會對三通背向產(chǎn)生沖刷，而在停車過程中東側(cè)靠近封頭部位會產(chǎn)生液相介質(zhì)殘留。這樣的沖刷和殘留的反復(fù)進行便會對三通背向產(chǎn)生腐蝕，而向西的其他管段的回流更加重了最東側(cè)三通正對部位的腐蝕穿孔。（2） 空泡腐蝕。當液相介質(zhì)經(jīng)流管道的內(nèi)壁時，由于空氣氣泡對管道內(nèi)壁的附著作用，一旦液相完全充滿整個管道

16、使管內(nèi)壓強到達一定極限，便會對附著的氣泡產(chǎn)生一個壓力使其爆炸，群組氣泡的共同作用而產(chǎn)生的爆炸力便完全能夠?qū)軆?nèi)壁造成一定程度上的破壞，從而加劇介質(zhì)的腐蝕作用。（3） 介質(zhì)腐蝕（硫化物和水相互作用生成稀硫酸產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕）。當管內(nèi)介質(zhì)成分含有硫成分較高時，其硫化介質(zhì)和水的相互作用容易生成稀硫酸，而對于管道內(nèi)壁尤其對于靠近東側(cè)封頭三通正對部位，硫酸的積存所用便會產(chǎn)生更大的腐蝕促進作用。 2.2 針對檢驗結(jié)論的預(yù)防措施 （1） 更換極管，調(diào)整安裝角度。針對討論當中的開停車過程中產(chǎn)生的介質(zhì)腐蝕，可以通過調(diào)整安裝角度，比如將原來水平的管段適當傾斜10到15度，使東側(cè)封頭方向略高于其正對方向。這樣有利于介

17、質(zhì)的向外流通，減少封頭附近的殘留。（2） 開停車過程中進行蒸汽吹掃（削弱殘留氣液兩相的腐蝕作用）。由于加強蒸汽吹掃可以在一定程度上迫使易穿孔部位附近的氣液相流動加快，使得停車之后殘留相對減少，這樣能有效削弱液相殘留和氣相壓迫對于管道易穿孔部位造成的危害。（3） 增加彎管，減小正對部位的直接沖刷。對于上面的承插管，可以在其內(nèi)部向下的部位專門加工一個彎管，使上面流下來的介質(zhì)可以避開對正對部位的直接沖刷，并且使其沖刷作用得到一個緩解，這樣介質(zhì)也能向著正對封頭的理想流向流動。具體彎管的改造見附圖（圖2.1所示）。圖2.1 常頂油氣線彎管改造部位示意圖（4） 加強定期的檢測檢驗。 除了以上三個改造型的措施以外，有必要對于以前的檢驗檢測的周期和工藝水平再做進一步的改善，使得以上三項主要改造措施的實施能夠在以后得到保障。例如針對調(diào)整過安裝角度的三通管要在停車檢修期間檢查是否仍然有液相殘留，對于彎管改造部位在條件允許的條件下檢驗檢測其受沖刷的程度，還要專門針對穿孔部位做出比平時更短周期的檢驗工藝。致 謝時間如梭，光陰似箭。參加工作已經(jīng)一年，經(jīng)過一年的見習鍛煉，無論是工作水平還是個人