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基于腐蚀预测的化工工程储罐与石化管道全寿命周期维护策略研究

井天津
  
墨轩媒体号
2025年315期
连云港盛虹石化集团有限公司/盛虹炼化(连云港)有限公司 222000

摘要:化工工程储罐与石化管道的腐蚀问题会对设备的安全性与生产的连续性产生严重威胁。本文主要从智能监测构体系,动态追踪腐蚀态;风险分级定方案,精准施策护安全;技术升级优防护,全链强化抗蚀力三个维度着手,提出了储罐与石化管道全寿命周期维护策略,旨在为化工企业实现设备全寿命周期科学管理提供理论与实践依据。

关键词: 腐蚀预测;化工工程;储罐;石化管道;维护策略

化工储罐(Chemical storage tank)是一种储罐,分为金属储罐、非金属储罐、金属非金属复合储罐。石化管道是指在石化工业中输送原料、半成品、成品或废水等物质的管道系统。这些管道通常使用高强度和耐腐蚀性能的材料、采用高效的密封和防腐技术。储罐与石化管道在工业生产中,作为核心基础设施,长期面临腐蚀风险,这会在一定程度上对经济、人员、生态等造成损失。而针对传统的维修模式来说,以“事后维修”“定期检修”为主,这难以满足复杂工况下的设备管理需求。本文从多个维度探究基于腐蚀预测的化工工程储罐与石化管道全寿命周期维护策略,以此为化工行业设备管理提供创新思路与解决方案。

一、智能监测构体系,动态追踪腐蚀态

化工企业在运行发展过程中,可以以先进的传感技术与数字化技术为支撑,搭建智能监测体系,动态追踪储罐与石化管道腐蚀状态。第一,从储罐的动态追踪来说,需要在罐底、罐壁、罐顶等部位部署传感器。储罐罐底的传感器部署以阵列式光纤传感器为主,匹配应力应变监测设备,第一时间感知因腐蚀导致的结构形变。储罐罐壁以超声波测厚传感器为主,其优势在于精度高,能够定期测量壁厚变化。储罐罐顶以温湿度、酸碱度监测探头为主,这样做能够及时、迅速获取环境腐蚀诱因数据。第二,从石化管道的动态追踪来说,企业可结合石化管道的实际情况,衔接智能清管机器人搭载漏磁检测、涡流检测等复合技术,加强对内部腐蚀缺陷的扫描,同时安装腐蚀探针、电化学监测装置,实时采集腐蚀关联参数,包括介质流速、含盐量、pH值等,以此能全面、科学监测石化管道的腐蚀情况。

企业需搭建统一的工业物联网数据平台,其以具有感知、监控能力的各类采集或控制传感器为基础,通过网络互连、数据互通和系统互操作,实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应,达到资源的高效利用,从而构建服务驱动型的新工业生态体系。具体来说,企业以工业物联网数据平台为载体,利用边缘计算技术降低数据传输压力并提升响应速度,巧用大数据分析工具,提取海量异构数据特征,能够建立腐蚀预测模型。企业基于该模型,则可以在训练长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)等深度学习算法的支撑下,加强对历史腐蚀数据与实时监测信息的整合、分析,由此可以为预测设备不同区域未来3 - 6个月的腐蚀速率变化趋势提供科学、有力数据支持。与此同时,企业还可依托数字孪生技术,建立1:1储罐与管道虚拟模型,动态模拟腐蚀发展过程,直观化、立体化展示设备健康状态演变。

二、风险分级定方案,精准施策护安全

在对储罐与石化管道腐蚀状态动态追踪的基础上,企业需针对不同风险等级的储罐与石化管道制定维护方案,并科学、有序地推进,由此能够确保设备全生命周期安全运行。具体来说,企业应组建一支高水平、高素质的评估团队,其主要成员包括材料工程师、设备专家、数据分析人员等,团队成员可以运用定量风险评估方法,综合考量腐蚀速率、介质危害性、设备重要性等核心要素,将储罐与石化管道划分为三个等级,即:低风险、中风险、高风险。针对不同的情况,采取针对性的维护策略。第一,对于低风险的储罐与石化管道,企业可以采用基于状态的维护策略,利用智能监测系统实时跟踪设备状态,当腐蚀速率出现连续3天异常波动或关键参数超出预警阈值时,立即启动专项检测与局部维护,以此降低维护成本。第二,针对中风险的储罐与石化管道,企业可以实施基于风险的维护策略,即:在维护过程中,积极采用带压开孔封堵技术等,处理管道泄漏点,利用非固化橡胶沥青涂料进行储罐防腐层在线修复,这样做能够最大限度减少对生产的影响。第三,对于高风险储罐与石化管道,企业可以执行严格的预防性维护策略,如通过无损检测技术对焊缝进行100%探伤,一旦探测到严重腐蚀区域,需实施“一台一档”精细化管理模式,先对其进行更换处理,然后建立设备健康档案。

三、技术升级优防护,全链强化抗蚀力

基于腐蚀预测的化工工程储罐与石化管道全寿命周期维护强调企业应该构建全链条防腐技术升级体系,其主要辐射材料选择、工艺改进、防护技术创新、设备运行等环节,这样做能够真正意义上提升储罐与石化管道的抗腐蚀能力。第一,就材料选型来说,企业依据介质特性、运行工况等多元要素,精准匹配适用材料。情况一:对储存强腐蚀性介质的储罐需要以双相不锈钢、钛合金等高性能金属材料为主。情况二:对于输送含硫、含酸介质的管道,则主要应以镍基合金或内衬陶瓷复合钢管为主。

第二,就工艺改进环节来说,企业可以针对既有碳钢设备,通过超音速火焰喷涂工艺在金属表面形成碳化钨涂层,或利用化学气相沉积技术制备类金刚石涂层,这样能够使材料表面硬度、耐蚀性得到提升。

第三,从工艺改进环节来说,企业需加大新型涂料的应用力度。一方面,企业可以积极推广纳米复合涂层技术,该技术的优势为:它主要通过添加石墨烯、二氧化硅纳米颗粒增强涂层的屏蔽性能。另一方面,企业可以应用自修复涂层技术,该技术的优势在于:当涂层受到机械损伤时,微胶囊封装的修复剂可自动释放填补破损部位。再者,企业应将涂层防护与阴极保护技术进行有机结合,对储罐采用强制电流阴极保护系统,通过智能恒电位仪自动调节保护电流;对埋地管道实施镁合金牺牲阳极保护,定期检测保护电位并更换失效阳极。

第三,从防护技术创新环节来说,企业可以从表面预处理、涂层涂装、固化养护等多个维度着手,构建标准化的操作规范,并积极引入红外热成像检测、拉拔强度测试等手段,加强质量验收,这样能够使得防腐工程切实达到设计要求。

第四,在设备运行阶段,企业可以结合自身的实际情况,制定涂层定期检测制度,每季度开展涂层完整性检查,每年进行一次全面性能评估,及时修复涂层缺陷,这样做能够使得防腐体系长期有效运行。

结语

综上所述,本文主要从设计、运行、维护全流程着手,将智能监测、风险分级与技术升级进行有机集合,形成闭环管理体系,这能够真正意义上降低设备突发故障概率,减少非必要维护成本,延长设备使用寿命,推动化工行业设备管理向更高水平迈进。

参考文献

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