炼化设施在线检测,与长期监测技术.ppt

炼化设施在线检测与长期监测 高温管线腐蚀在线检测技术高温管线腐蚀长期监测技术储罐腐蚀在线检测技术换热器管束腐蚀快速检测技术 北京康坦科技有限公司 高温管线在线腐蚀检测与长期监测技术 高温管线腐蚀及其危害 近几年来 随着原油资源的紧缺 大多石油化工企业大量加工外购的高硫和高酸原油 原油品质日益劣质化 同时设备的腐蚀问题也日益严重 腐蚀直接造成设备损耗 甚至引起腐蚀穿孔 造成停工停产或其它重大火灾事故 带来严重的经济损失 如果腐蚀引起的腐蚀穿孔或脆性断裂是未知的 可能引发更大事故甚至导致人身伤亡 由此可见腐蚀的危害 危及人们的生命财产安全 所造成的直接经济损失十分巨大 间接损失和社会影响更是难以估量 腐蚀的在线检测与长期监测一直是炼油与化工企业腐蚀完整性管理的重要组成部分和先行军 特别是随着高硫 高酸原油的炼制 设备的不断老化 对产能的要求越来越高 以及国家和企业对安全 节能 环保的要求日益提高 化工管网的长期腐蚀监测越来越受到人们的重视 目前 用于高温管道腐蚀检测和监测的常规手段 在化工管网上选取一定数量的厚度监测点 采用普通压电式高温测厚仪来定期测量这些高温管道的残余厚度值 以此来评估高温管道的腐蚀情况 这种方法有许多弊端 1 首先 这些监测点厚度只是管道局部 点对点 厚度测量 不能反应出温管道整体真实的腐蚀状态 2 其次 普通压电式高温测厚仪在200 C以下 所测量的厚度值较为准确 当温度超过200 C所测量的厚度值误差很大 尤其是300 C以上的温管线 基本上不能测量 高温管线腐蚀目前检测手段 高温管线在线腐蚀检测与长期监测新手段 高温管线在线腐蚀检测与长期监测两种新手段一 高温腐蚀检测设备 基于世界先进的EMA技术的乌克兰SSE公司高温腐蚀检测设备 UT 04EMA 可在线不停机测量高温管线的残余厚度 最高应用温度可达600 二 MsS高温超声导波检测设备 基于铁磁性材料磁致伸缩效应的MsS超声导波检测技术 不仅可在线不停机快速检测500 高温管线腐蚀状况 也可将高温探头永久地安装在高温管线上 进行高温管线腐蚀状态长期监测 EMA电磁超声在线不停机腐蚀测量技术 乌克兰SSE公司高温腐蚀检测设备 基于世界先进的电磁超声厚度测量技术 可在线不停机测量温度高达600 高温管线的残余厚度 只需局部去除保温层 无需对管道外表面进行打磨处理 无需涂抹耦合剂 无需停机 就可在线测量600 高温管线的残余壁厚 获知该管段局部腐蚀情况 处于交变磁场中的金属导体 其内部将产生涡流 同时由于任何电流在磁场中受到洛伦兹力的作用 而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波 频率在超声波范围内的应力波即为超声波 于此相反 由于此效应呈现可逆性 返回声压使质点的振动在磁场作用下也会使涡流线圈两端的电压发生变化 因此可以通过接收装置进行接收并放大显示 我们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声 EMA电磁超声厚度测量技术工作原理 EMA电磁超声厚度测量技术工作原理 无需耦合剂 无需清理工件表面油漆及浮锈 非接触式检测技术 允许隔着油漆层或在凹凸不平的工件表面检测 最大提离为6毫米 可应用于600 高温管线残余壁厚测量 材质 适用于碳钢 合金钢 不锈钢 铜 钛 铝等一切导体材料 检测速度快 800检测点 天 测量精度高 0 01mm SSE公司高温腐蚀检测设备特点 高温EMA探头采用的是耐高温元器件 其工作温度可达600 主要由三部分组成 高频线圈 用于产生高频激发磁场 磁铁 用来提供外加磁场 它可以是永久磁铁或直流电磁铁 也可以是交流电磁铁或脉冲电磁铁 工件 EMA探头一部分 须是导电性材料 EMA高温探头 超声波在固体里传播受温度的影响 一般来讲 不同金属材料在不同温度下的热膨胀系数不同 碳钢膨胀系数为10 13 10 6 不锈钢膨胀系数为14 4 16 10 6 合金钢受成分影响 膨胀系数的变化范围较大 另一方面 温度的不断提高致使金属材料内部结构发生变化 因此超声波在高温材料里的传播速度也随之变化 不同材料在不同温度下的测量误差 SSE公司高温EMA设备 高温管线在线腐蚀检测应用案例 其它高温管线在线腐蚀检测技术 美国GE公司开发的Rightrax壁厚监测系统 HT350 x传感器 可连续监控高达350 C的高温管线 HT500 x传感器 可连续监控高达500 C的高温管线 有效区域 12mm宽的环形区域 夹具安装 无需耦合剂 高温管线在线腐蚀检测技术的优势与局限性 MsS超声导波高温管道在线腐蚀检测与长期监测技术 高温管道腐蚀传统检测技术 高温管道腐蚀检测的常规方法 超声测厚技术 超声C扫描成像技术 射线检测技术 脉冲涡流检测技术及漏磁检测技术 超声测厚技术 属于点对点局部管道剩余厚度测量技术 只能跳跃式测量 测量速度极慢 需要扒开保温层 超声C扫描成像技术 属于高精度局部扫查技术 要求扫查面必须很光滑 扫查速度极慢 需要扒开保温层 射线检测技术 由于有辐射的危害 检测时常常与其它检测或作业工序发生冲突 且不利于高空作业 故而不常使用 脉冲涡流检测技术 与超声波测厚技术一样 属于点对点局部测量技术 检测精度很低 检测速度很慢 但是可以隔着保温层进行测 漏磁检测技术 与超声波测厚技术一样 属于点对点局部测量技术 检测精度很低 检测速度很慢 必须扒开保温层才能进行测量 管网的检验区域用常规检测手段根本无法检验 管道支架或托架下的腐蚀 许多管网检验区域难于接近 高空管线 穿墙管线 埋地管线等 高空作业需要搭建脚手架 保温层管线常常需要将保温层全部扒开等 其费用往往远远高于检测该位置的费用 如果进行100 的管道腐蚀检验 常规方法因为检测速度很慢 不能满足检验工期要求 某些工艺上或环境要求如高温管线等 不允许采用常规方法进行检验 高温管线腐蚀检测局限性 MsS超声导波快速腐蚀扫查技术 从超声导波探头安装点 一次可以检测几百米的距离 真正实现100 管网大面积快速筛查 大幅度降低企业检测费用 及时掌握管道的腐蚀程度 为管道早期诊断提供可靠的依据 确定管道维修周期 避免泄露和事故的发生 MsS超声导波检测技术 超声导波是一种机械弹性波 能沿着结构件有限的边界形状快速传播并被构件边界形状所约束 所导向 MsS超声导波是基于铁磁性材料的磁致伸缩效应及其逆效应的超声导波技术 MsS超声导波有多种模式 纵波 扭力波 弯曲波 兰姆波 水平剪切波 表面波等 MsS超声导波的性能 声速 位移模式 随着结构的几何形状与尺寸及操作频率的不同有很大的变化 与此相反 常规超声检测所采用的体波仅仅依靠结构材料特性 超声导波与常规检测技术的对比 MsS超声导波检测技术 美国西南研究院 SwRI 是一家独立的 非赢利性的研发机构 成立于1947年 有3200多名科学家 工程师和技术人员 无损检测部门有近200名无损检测科研人员 主要从事各种领域 多种前沿无损检测技术的研究与开发 MsS超声导波检测系统是美国西南研究院资深科学家Dr HegeonKwun及其研发团队基于铁磁性材料的磁致伸缩效应及其逆效应 经过近20年的潜心研究 而成功开发的新型检测设备 并取得了14项美国专利 至今已经发展为第四代超小型 便携式MsS检测系统 采用大容量高能锂电池 可连续作20小时 如右图 MsS导波产生 基于铁磁性材料的磁致伸缩效应 在1847年由Joule发现 MsS导波检测 基于铁磁性材料的磁致伸缩逆效应 在1864年由Villar发现 两种超声导波技术的应用对比 MsS常温检测探头MsS高温检测与监测探头 英国压电式固定卡环探头英国压电充气式卡环探头 美国MsS技术与英国压电技术的对比 MsS高温传感器 MsS高温传感器主要有以下三部分组成 薄片状铁钴条带 538 高温线圈 1000 高温夹具 特点 可在线不停机检测500 高温伴热管线 可将MsS探头永久性安装在高温管线上 进行长期状态监测 MsS高温管线长期状态监测 在高温管线的易腐蚀管段 永久地安装MsS高温探头 通过定期采集分析数据 来长期监测该高温管段的腐蚀情况 MsS高温管线长期状态监测 通过对比多组数据 精确地监测高温管线重点管段的腐蚀状态 高温管线长期监测案例 某石化高温管线 管径是273mm 温度270度 经过一年期监测 发现有三处腐蚀 现场测厚验证了这三处有轻微的腐蚀减薄 高温管线在线检测案例 某石化公司高温管线 温度168度 管径219 经过九个月的监测 未发现减薄腐蚀 运行状况良好 高温管线在线检测案例 某石化公司延焦管线 岩棉保温 实测温度386度 管径426 监测周期18个月 发现信号异常 经验证 存在大面积腐蚀减薄 高温管线在线检测案例 某石化公司蒸馏管线 微孔硅酸钙保温 温度385度 管径273 监测周期12个月 发现两处腐蚀缺陷 经验证 存在局部腐蚀减薄 高温管线在线检测案例 某石化公司高温管线 岩棉保温层 温度350度 管径426 监测周期18个月 发现两处腐蚀 经验证 存在轻微的局部腐蚀减薄 高温管线在线检测案例 某石化公司蒸馏管线 岩棉保温层 温度160度 管径400 监测周期12个月 发现发现一处腐蚀 经验证 发现局部腐蚀减薄 高温管线长期监测案例 某炼化企业高温管线 岩棉保温 温度365 外径530mm 监测周期24个月 管线状态良好 无明显腐蚀减薄 高温管线长期监测案例 某石化公司自备热电厂 蒸汽管线 外表温度419 管线材质P91 外径377mm 介质蒸汽 岩棉保温 在该管线上选取2个监测点 经过1年期监测 发现1 监测点数据异常 经高温腐蚀检测仪验证 该管段局部腐蚀严重 壁厚减薄30 2 监测点管段数据正常 经高温腐蚀检测仪验证 无明显减薄 高温管线长期监测技术总结 MsS高温超声导波检测技术不仅可在线不停车检测500 C高温伴热管线 而且可将MsS探头永久性留在高温管线上或容易腐蚀的管段 如弯头处的冲刷腐蚀 管道托架下的腐蚀 低洼处的埋地管线等 进行长期腐蚀状态监测 EMA高温腐蚀检测设备不仅可在线不停车检测600 C高温管线的残余壁厚和缺陷 而且可作为MsS高温超声导波检测技术的一种辅助工具 MsS高温超声导波在线检测技术发现高温管线某处有腐蚀缺陷 可采用EMA高温腐蚀检测设备进行在线不停车复验 为高温管线评估及进一步维修维护提供可靠的评判依据 MsS超声导波储罐在线腐蚀检测 储罐的腐蚀检测 立式储罐是炼化企业最常见最重要的储存设施 罐底的腐蚀问题不仅造成罐底的减薄和安全风险的增加 而且大量的锈蚀物也常常会污染油品的质量 罐顶 罐壁 罐底及基础中的任何一个部位出现故障 都将引起所储存物料的泄露和污染 其中罐底板的腐蚀对储罐的安全威胁最为严重 罐底板腐蚀及穿孔的主要部位 边缘板及靠近罐壁的中幅板 浮船支柱垫板附近的中幅板 进出口管处的边缘附近 MsS超声导波板式探头 MsS导波在板状结构传播 MsS超声导波容器壳体检测 储罐罐壁检测 只需将探头安装处的保温层去除 将MsS板式探头沿着旋梯依次竖直放置 MsS板式探头将沿着罐壁环向产生水平剪切波 检测覆盖整个罐壁 无需搭建脚手架 也无需去除全部保温层 储罐罐壁在线检测 储罐罐壁在线检测 储罐罐壁长期监测 储罐底板长期监测 储罐罐底长期监测 当储罐出现泄漏而需要更换底板时 或者建设一个新储罐时 可在储罐底部的混凝土圆形基础上按照10米间隔分别开挖 深30mmx宽60mm的长渠 将长渠上方中幅板底面粘贴2英寸宽的铁钴合金带 然后进行防腐处理 在混凝土基础上铺设底板 在底板下面的长渠内安装铺设滑轨 并将MsS板式探头安装在滑轨内 同时在储罐边缘板上安装滑轮 MsS板式探头双向发射导波 可检测覆盖两侧5 10米的范围 按照一定的时间间隔采集数据 这样就可在不开罐的情况下 实现储罐底板腐蚀的长期监控 储罐罐底长期监测 当储罐出现泄漏而需要更换底板时 或者建设一个新储罐时 可在储罐底部的混凝土圆形基础上按照10米间隔分别开挖 深30mmx宽60mm的长渠 将长渠上方中幅板底面粘贴2英寸宽的铁钴合金带 然后进行防腐处理 在混凝土基础上铺设底板 在底板下面的长渠内安装铺设滑轨 并将MsS板式探头安装在滑轨内 同时在储罐边缘板上安装滑轮 MsS板式探头双向发射导波 可检测覆盖两侧5 10米的范围 按照一定的时间间隔采集数据 这样就可在不开罐的情况下 实现储罐底板腐蚀的长期监控 MsS超声导波换热器管束快速筛查 MsS导波换热器管束快速筛查技术 MsS电磁耦合换热器探头 MsS电磁耦合探头基于磁致伸缩效应 通过直接在钢管中激发和接收扭力波模态的超声导波 无需通过探头和被检测管的机械耦合 通过外加低压直流电源和探头内的交变线圈的双重磁场的共同作用实现超声导波的发射和接收 适用于铁磁性材料的换热器检测 无损检测评估技术的工业检测需求最大程度地推动了MsS导波技术在换热器管束筛查技术的发展 检测速度快 可达 每根 30秒 能有效识别折流挡板处的缺陷 能有效探测横向裂纹及纵向裂纹 能对管板胀接区域进行完整性评估 能有效检测孤立的腐蚀坑点 MsS换热器管束筛查技术的优点 采集数据相互重叠覆盖 能够增强缺陷的可靠检测和伪缺陷的识别 MsS换热器管束数据采集分析软件 数据采集监控 20秒 根数据采集 增强缺陷特征描述的发展 采用弯曲波信号绘制可疑缺陷在圆周方向的延伸程度 管板胀接区的可疑信号可采用弯曲波来映射绘制 增强缺陷特征描述的发展 通过导波的非线性共振增强对轴向及环向裂纹的甄别 增强缺陷特征描述的发展 MsS导波在碳钢U型换热器管束快速筛查中的应用 信号最好 MsS导波在碳钢U型换热器管束快速筛查中的应用 32kHzT波模式 轴向分辨率与远场涡流的检测结果相对应 缺陷最大达10 横截面的管束 缺陷最大达