
1.监测换热器法
目前大部分炼厂是通过采用监测换热器的方式来对循环水进行监测,监测换热器主要用来对循环冷却水系统中换热器的腐蚀与结垢情况进行现场监测,其工作条件最接近实际工作换热器的工况,具有检测容易、拆装方便等优点。
用监测换热器监测冷却水中污垢的情况可以从三方面进行:
一是运行一段时间后,将换热管剖开,观察其中污垢的沉积情况,测定污垢厚度;
二是测定冷却水运行时的污垢热阻,从而预测或判断换热器内沉积物的堆积程度;
三是通过对换热管的化学处理计算出黏附速率及腐蚀率。但是监测换热器一般只能监测一个循环水的腐蚀情况,不能直接反映出各台工艺换热器的腐蚀情况, 所以要选择一些更加全面、 有效的监测方法,来监测换热器的总体腐蚀情况。
2.挂片失重法
挂片失重法的原理是通过测量金属挂片腐蚀前后的质量损耗,来计算金属腐蚀速率。它具有操作简单,数据可靠性高的优点,可作为设备选材的依据,也可作为其它腐蚀监测数据的对比。它的缺点是测量周期过长,没有时效性,不能及时反应炼厂设备的腐蚀情况,由于挂入前后都需要人为化学处理,劳动强度大,且管片挂入设备也比较麻烦,炼厂通常是利用装置停工检修时在设备重点腐蚀部位挂入腐蚀挂片,待下次停工检修时取出,周期为两到三年,测量周期过长。
也有将测量周期缩短改进的,例如广西石化循环水场就有周期为一个月的探针挂片,但是其时间短,其所得数据往往偏小且不稳定,有时甚至得不到结果,因此挂片失重法存在一定的局限性。
3.电阻探针法
电阻探针法是可用于所有类型腐蚀环境的实施在线仪器测量技术。在腐蚀性介质中, 作为测量元件的金属丝被腐蚀后,金属丝长度不变、直径减小,电阻增大,通过测试电阻的变化来换算出金属丝的腐蚀减薄量。
金属材料在某一温度下电阻值:
R=ρ×L/S (
式中:ρ——材料的电阻率, L——为材料的长度, S——材料的截面积 )长度一定的金属材料在腐蚀减薄后其截面积减少,电阻值增大,我们只要测得其电阻的变化值,即可算出其减薄量。
但是温度对金属材料的电阻率会有一定影响,为了消除温度的影响,在电阻探针内放入温度补偿原件。电阻探针的优点是不仅可以应用于电解质腐蚀体系,也可以应用于非电解质体系,它操作较为简单,成本也适中,是目前使用比较广泛的在线腐蚀监测方法。但是由于其测量精度低,电阻丝上的局部腐蚀点对测量结果影响比较大,探针丝的强度低寿命短等原因,慢慢的被电感探针所取代。
4.电感探针法
电感探针方法是测量金属探针在腐蚀前后的试片减薄量引发的电阻差异的变化来测量腐蚀速率,一般将探针安装于换热器的入口和出口处进行监测。当腐蚀发生时,探针减薄,阻值增大,交流压降增大。此时利用两个时间段信号差值,计算减薄量,从而获得其腐蚀速率,探头内部设置补偿元件,用于消除温度变化的影响(金属电阻在一定范围内随温度的增大而增大)。由于激励信号采用交流信号,所以抗干扰能力强,测量精度和灵敏度都较电阻探针高。其电路检测原理见图 10。

图10 电感探针的电路检测原理图
探针采用管状和片状结构,探针的温度补偿控制更为理想,所以数据波动小,更有利于指导工艺防腐措施的实施,并且电感探针的寿命也较电阻探针长,而且针对不同温度、压力的介质,都有其适合的类型。
5.电化学探针法
电化学探针腐蚀在线监测系统基于电化学 Stern&Geary 定律,即在腐蚀电位附近电流的变化和电位的变化之间成直线关系,其斜率与腐蚀速度成反比:

( 其 中:B—— 极 化 常 数, 由 金 属 材 料 和 介 质 决 定Rp——极化电阻 )
电化学探针的优点是测量迅速,可以测得瞬时腐蚀速度,及时反映设备操作条件的变化。但只适用于电解质溶液,因此多用在循环水系统的腐蚀监控。
6.超声波测厚法
超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的,当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时,脉冲被反射回探头,通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度,获得腐蚀的结果。随着在线超声波检测法发展,该方法也被广泛使用在高空,高危部位,以实时监控腐蚀情况,确保装置设备的安全运行。但与传统的超声波测厚检测方法类似均是采用现场工作人员的经验来选择测试部位,由于腐蚀出现的随机性,导致该方法不能确保测试结果有效性,如何选择有效的测试部位,还需要专业技术人员采用科学的方法来选择。
7.其它监测方法
除了上述的监测方法外,还有一些特殊用处的监测方法,例如:在线监测冷换设备传热系数和污垢热阻,用来指导冷换设备维修清洗;在线监测循环水的水中油含量及时判断冷换设备的泄露和监测循环水的 pH 值来监测水质,判断冷换设备的泄漏问题等。
结论与展望
换热器的腐蚀监测方法很多,且各有特点,现场选择过程中需要综合考量不同的腐蚀类型、去选择最合适的腐蚀监测方法以便能对换热器进行有效监测;在现场复杂的环境中,往往可以采用多种监测方法结合,以便达到更理想的监测效果。
炼厂中的不仅仅存在换热器的腐蚀问题,其它设备装置的腐蚀问题也层出不穷,因此在生产过程中始终要贯彻好腐蚀监测管理,坚持以设备完整性管理为指导理念,来提高防腐管理水平,它是一个完善、系统的管理过程,以保证设备完整性为首要任务,用整体优化、均衡的方式管理设备整个生命周期,实现设备运行本质安全和节约设备维持成本,并让其可持续发展。