硅鐵成分分析

相關(guān)資訊:腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)在港口儲運(yùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

  0　引　言

 

    港口儲罐及管道等設(shè)施設(shè)備因遭受儲運(yùn)介質(zhì)的腐蝕易發(fā)生腐蝕穿孔、腐蝕開裂和腐蝕疲勞等安全隱患。國內(nèi)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(shè)計(jì)考慮不全面，腐蝕監(jiān)測位置設(shè)置不合理，選材不當(dāng)；腐蝕評估系統(tǒng)不健全，評估缺乏依據(jù)，結(jié)論偏離實(shí)際；腐蝕監(jiān)測方法選擇不科學(xué)，監(jiān)測結(jié)果不能全面體現(xiàn)設(shè)施的腐蝕狀況；設(shè)施統(tǒng)一對待，缺乏分級管理；數(shù)據(jù)和信息記錄保存不完整，缺失嚴(yán)重；缺少系統(tǒng)化管理，管理效果較差、效率較低；等等。

    1　腐蝕在線監(jiān)測的意義

 

    隨著信息技術(shù)及工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)作為防腐蝕工作的重要組成部分，逐漸在事故預(yù)防、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改善等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。各種腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合建立的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、預(yù)測及反饋命令一體化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備腐蝕狀態(tài)的全面實(shí)時監(jiān)測，對港口儲運(yùn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

    1)提供現(xiàn)場設(shè)備及其他設(shè)施的腐蝕速率，并對其腐蝕狀況進(jìn)行評價，由此可確定系統(tǒng)安全、有效的運(yùn)行時間。

    2)對可能發(fā)生腐蝕失效的各種環(huán)境工況進(jìn)行預(yù)警。

    3) 根據(jù)監(jiān)測所得到的腐蝕速率，確定設(shè)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(fā)生，從而減少對環(huán)境的污染。

    5)有效地評估各種腐蝕控制和防腐技術(shù)的有效性，例如化學(xué)緩蝕劑的功效和篩選，并找出這些技術(shù)的應(yīng)用條件。

    6)觀察環(huán)境參數(shù)對系統(tǒng)腐蝕性的影響，掌握設(shè)施實(shí)際的腐蝕現(xiàn)狀。

    此外，腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)可在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行腐蝕監(jiān)測，用戶可根據(jù)實(shí)時、連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時采用或調(diào)整防護(hù)措施，預(yù)防腐蝕破壞事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、的運(yùn)行。

    2　腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

 

    腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)2部分組成。硬件系統(tǒng)主要由腐蝕監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)工作站（或電源及通信轉(zhuǎn)換模塊、工控機(jī)）等模塊組成。軟件系統(tǒng)為腐蝕在線監(jiān)測管理平臺，其融合腐蝕在線監(jiān)測、超聲波測厚、取樣分析等模塊，通過科學(xué)合理的分析手段，力求實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的腐蝕預(yù)測和腐蝕狀況評估，為防腐管理提供重要決策依據(jù)。

    3　腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件

 

    3.1　硬件組成

   

    在腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件方面：傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)經(jīng)采集器、變送器處理后由RS485總線傳送到通信及電源轉(zhuǎn)換模塊；通信及電源轉(zhuǎn)換模塊與工控機(jī)之間由RS232總線相連；工控機(jī)與服務(wù)器、B/S訪問終端、DCS系統(tǒng)等組成局域網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程中心相連，用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件組成示意圖見圖1。

 

    3.2　腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)的選擇

 

    目前，國內(nèi)外對于腐蝕的監(jiān)測方法主要有現(xiàn)場掛片法、電阻探針法、電化學(xué)法、電感法、電場矩陣法等。現(xiàn)場掛片法的基本原理是將被測試樣放入實(shí)際運(yùn)行的腐蝕介質(zhì)中，根據(jù)被測試樣質(zhì)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(jì)算探針絲直徑的變化，從而得到金屬腐蝕速率。電化學(xué)法利用線性極化、弱極化等方法來測量腐蝕速率。這些傳統(tǒng)的腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)都有一定的缺陷，例如具有侵入性、監(jiān)測周期長、測量結(jié)果不準(zhǔn)確、實(shí)際測到的是平均腐蝕速率無法滿足實(shí)時測量的要求等，而且在應(yīng)用范圍上也有局限性，例如電阻法無法應(yīng)對孔蝕等局部腐蝕情況。

    根據(jù)港口儲運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備的特點(diǎn)，宜采用在線電感探針腐蝕速率監(jiān)測技術(shù)、在線電場矩陣測厚技術(shù)和在線波導(dǎo)式超聲測厚技術(shù)，并根據(jù)被測管線和儲罐內(nèi)部介質(zhì)理化特性及所處環(huán)境特點(diǎn)，選取具有代表性的部位進(jìn)行抽樣監(jiān)測，以點(diǎn)概面。此外，在原油及渣油運(yùn)輸管線上安裝合理密度的溫度、濕度傳感器，檢測保溫層態(tài)勢和保溫效果，為防腐保溫系統(tǒng)的維修維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

    3.2.1　在線電感探針腐蝕速率監(jiān)測技術(shù)

 

    在線電感探針腐蝕速率監(jiān)測技術(shù)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(jì)算得到金屬腐蝕速率。該方法適用于各種不同的介質(zhì)，不受介質(zhì)導(dǎo)電率的影響，能對金屬腐蝕速率的變化做出快速反應(yīng)。[1]

    3.2.2　在線電場矩陣測厚技術(shù)

 

    在線電場矩陣測厚技術(shù)是一種以歐姆定律和電場分布為理論基礎(chǔ)，基于電位列陣的金屬設(shè)備、管道在線腐蝕監(jiān)測方法。探針列陣分布在被測設(shè)備外壁，具有直接檢測局部典型范圍內(nèi)在役設(shè)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(jiān)測系統(tǒng)為直接接觸型傳感器，具有監(jiān)測結(jié)果直接有效、非開孔表面安裝，不介入監(jiān)測構(gòu)件、與被檢測區(qū)域內(nèi)的流體無接觸、安全性好、安裝便捷、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，適用于管道彎頭、T型接頭、焊縫等復(fù)雜形體及高溫高壓部位的腐蝕監(jiān)測。

    3.2.3　在線波導(dǎo)式超聲測厚技術(shù)

 

    超聲波測厚技術(shù)是一種有效的監(jiān)測設(shè)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(fā)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(yuǎn)處傳播，當(dāng)遇到管道內(nèi)外壁腐蝕或者缺陷引起的金屬缺損時，由于管道橫截面發(fā)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(nèi)外部缺陷位置、大小和腐蝕情況。超聲波檢測的優(yōu)點(diǎn)是檢測距離長、檢測過程簡單。

    3.3　監(jiān)測點(diǎn)的選擇

 

    3.3.1　布點(diǎn)原則

 

    監(jiān)測點(diǎn)的選擇要充分考慮港口儲運(yùn)系統(tǒng)的工況條件和可實(shí)施性，力爭做到對腐蝕因素的監(jiān)測、對腐蝕發(fā)生發(fā)展過程的監(jiān)測和對腐蝕結(jié)果的監(jiān)測。根據(jù)港口儲運(yùn)系統(tǒng)的介質(zhì)理化特性，腐蝕在線監(jiān)測探針應(yīng)選擇在易積水、通風(fēng)難、腐蝕易發(fā)生的位置進(jìn)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(yīng)適當(dāng)增加腐蝕在線監(jiān)測探針的安裝密度，測量結(jié)果數(shù)據(jù)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(jiān)測

 

    管道外保溫層對流體介質(zhì)安全、可靠、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(jiān)測保溫狀態(tài)、保溫效果及保溫層下濕度變化情況等，通過數(shù)據(jù)對比來判斷保溫層保溫效果和雨水滲漏狀況，進(jìn)而分析確定維護(hù)維修級別。同時，溫濕度傳感器還可以作為管線表層腐蝕監(jiān)測的輔助工具。

    3.3.3　儲罐的腐蝕監(jiān)測

 

    3.3.3.1　儲罐底板厚度在線監(jiān)測儲罐底板厚度監(jiān)測可在不影響儲罐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下，采用在線波導(dǎo)式測厚儀對儲罐底板厚度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。儀表的選用必須滿足防爆和防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

    3.3.3.2　儲罐罐壁腐蝕在線監(jiān)測在原油儲罐內(nèi)往往殘留污水，罐壁易發(fā)生腐蝕。可在距罐底0~200 mm高度的罐壁上安裝多組多點(diǎn)式在線波導(dǎo)式測厚儀，對罐壁腐蝕情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

    3.3.3.3　儲罐加熱管線腐蝕在線監(jiān)測針對加熱管線內(nèi)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(jìn)行腐蝕在線監(jiān)測，同時采用內(nèi)置溫度傳感器的電感探針來實(shí)時監(jiān)測蒸汽溫度。

    3.3.4　泵房管道入口及其出口腐蝕監(jiān)測

 

    介質(zhì)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(zhì)會對管道內(nèi)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(jù)管道中不同介質(zhì)特性選擇合適的壁厚監(jiān)測設(shè)備（如在線波導(dǎo)式測厚儀或在線電場矩陣系統(tǒng)），進(jìn)行連續(xù)性的管道厚度監(jiān)測。重點(diǎn)監(jiān)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(jiān)測的方式對出口迎流面進(jìn)行監(jiān)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(zhì)泄漏安全事故。

    3.3.5　地上、地下管道焊縫腐蝕監(jiān)測

 

    在管道焊口、彎頭迎流面安裝在線電場矩陣腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，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(qū)域來進(jìn)行監(jiān)測。還可以將在線電場矩陣腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)安裝在管道焊接處兩側(cè)，對焊接處是否腐蝕、是否存在裂紋進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警。在線電場矩陣腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)軟件

 

    4.1　軟件構(gòu)成

 

    腐蝕在線監(jiān)測軟件為港口儲運(yùn)系統(tǒng)提供腐蝕與防護(hù)信息管理平臺，軟件以腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件為基礎(chǔ)，構(gòu)建腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，承載現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)和儲運(yùn)設(shè)備基礎(chǔ)信息，具有腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時分析和腐蝕情況預(yù)警等功能，實(shí)現(xiàn)港口儲運(yùn)系統(tǒng)腐蝕管理信息化、直觀化、化，為港口儲運(yùn)系統(tǒng)的安全、運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

    腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)庫模塊、分析評價及維修維護(hù)策略模塊等2大部分組成，其中：數(shù)據(jù)庫模塊包含港口儲運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備管道及儲罐基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、檢測數(shù)據(jù)庫、環(huán)境數(shù)據(jù)庫等；分析評價及維修維護(hù)策略模塊包含數(shù)據(jù)處理關(guān)聯(lián)對比模塊、腐蝕及失效分析模塊、風(fēng)險評估及安全評價模塊、壽命預(yù)測診斷模塊等。腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件架構(gòu)示意圖見圖2。

 

    4.2　軟件功能

 

    用戶通過腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件平臺可以：實(shí)現(xiàn)人工錄入、導(dǎo)入、自動采集腐蝕數(shù)據(jù)；向平臺導(dǎo)入港口儲罐、管道等基礎(chǔ)信息用于分析評估，對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線展示、生成列表；查詢歷史數(shù)據(jù)；進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析評價；對腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析和腐蝕情況預(yù)警，預(yù)測設(shè)備使用壽命。

    軟件主要功能包括對應(yīng)設(shè)備測點(diǎn)的圖形化顯示、數(shù)據(jù)曲線和數(shù)據(jù)報表的生成、數(shù)據(jù)上傳和打印輸出、防腐施工報告管理、腐蝕監(jiān)測報告管理、數(shù)據(jù)對比分析、腐蝕失效分析、風(fēng)險評估及安全評價、設(shè)備壽命預(yù)測、相關(guān)腐蝕檔案的信息化管理等。

    5　結(jié)　語

 

    腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)通過科學(xué)合理的分析手段，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的腐蝕預(yù)測和腐蝕狀況評估，為防腐管理提供重要決策依據(jù)，從而提高港口儲罐及管道等設(shè)施設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性。

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