完成单位:万华化学集团股份有限公司
成果主要完成人:李崇军、崔洪飞、张成军、张 瑜、李云钊、杨富明、曹佩文、占海景。
项目概况
立项背景:
万华化学集团股份有限公司目前正处于高速发展、规模日益扩大的阶段,据统计仅烟台生产基地就有动静设备共一万五千多台,压力管道超过一百万米,同时还有宁波工业园、广东佛山工业园、海外收购的宝思德化学公司、正在建设中的大乙烯项目、四川眉山及福建等多地工业园区以及多项自主研发装置,设备管理的难度和严峻程度日益凸显。
设备的安全运行是装置稳定运行的关键,在企业的正常发展中占据着重要的地位。由于万华化学装置复杂,腐蚀相关因素众多,影响腐蚀的关键参数很难确定,导致腐蚀控制仍存在一定的局限性,腐蚀管理存在不严、不细、不实的问题。同时由于腐蚀防护属于企业的间接效益生产点,在重“直接效益产出”的思维方式下,防腐蚀方面的投入不够,缺少有效的完整性管理,导致腐蚀工作散、数据乱、管理粗放,腐蚀事故不断发生,因此加强企业腐蚀管理工作十分急迫。
内涵和主要做法:
通过腐蚀管理提升,对生产装置进行全生命周期的腐蚀管理和控制,从前期的设计选材阶段,到中期的装置运行阶段的腐蚀监控,再到后期的泄漏分析、改进措施等阶段进行腐蚀专业的系统全面管理。主要措施包括以下:
腐蚀备忘录:
腐蚀备忘录是确保设备、管道合理选材的有效保障。万华化学有大量自主研发装置,并且已有的工艺包大多对选材说明部分作简化处理,选材的可靠性无法保障,由于选材不但导致设备腐蚀甚至泄漏的案例多次发生。为了规范新项目设备选材,归纳总结在用装置设备选材不当导致泄漏的经验,持续提升设备本质安全,在参考了相关标准规范、国际企业优秀做法后,编写了一系列用于指导万华化学装置选材的腐蚀备忘录,例如《万华化学选材备忘录编写和使用指南》《万华化学新项目设备管道材料选用技术指南》《常用橡胶耐腐蚀性图表》等。
腐蚀备忘录的编制考虑到万华化学生产装置的的腐蚀介质、潜在腐蚀机理等,主要内容包括选材原则、选材步骤、选材注意事项、相关方职责等,对项目选材过程中涉及到的技术开发、过程开发、工艺设计、生产准备、生产运行等各个阶段的工作要求和相关专业人员的职责配合进行要求。
腐蚀实验室:
为了应对万华化学大量自主研发装置和在用装置工艺优化过程中的腐蚀潜在风险,成立了腐蚀实验室,针对生产装置腐蚀问题进行相关腐蚀实验。主要业务包括电化学实验指导装置选材、腐蚀探针研究腐蚀机理、金相检验分析失效原因等。总体实验仪器分为三类,分别是失效分析仪器(扫描电镜、直读光谱仪、金相显微镜等)、腐蚀实验设备(电化学工作站、慢拉伸试验机、挂片-探针耦合腐蚀评价系统等)以及其他实验设备(高温电化学反应釜、旋转挂片腐蚀试验仪、多功能腐蚀小试平台、盐雾箱、体视显微镜等),并且与行业内的权威机构(中科院金属所、华东理工大学等)进行合作,提供专业的技术支持和指导,以保障腐蚀前端工作和泄漏后的失效分析以制定最佳检修方案能满足装置运行中对腐蚀专业的需求。
腐蚀数据库:
建立以装置为单位的腐蚀数据库,其中腐蚀回路分析是腐蚀数据库建立的基础,进而形成每个装置的腐蚀管理策略,实现腐蚀管理的全周期、多专业和持续性管理的目标。从收集设计数据、工艺与操作参数、维修和检验记录等资料开始,在PFD或PID上绘制腐蚀回路,以腐蚀回路为最小分析单位,确定设备材料腐蚀机理和劣化模式,制定后续详细管理方案,形成腐蚀控制文档CCD和指导工艺控制指标IOW。并且以此为依据制定每个装置的RBI(基于风险的检验)检查原则,包括CUI/CUF检验管理(绝热层/防火层下的腐蚀)、管道/设备定点定期测厚、304封头检查、腐蚀探针在线监测等工作,并将检查结果作为设备基础数据录入EGM系统。同时对装置发生腐蚀失效的设备进行失效分析,包括公司内部腐蚀实验室的失效检验、腐蚀试验和公司外部的职业检测机构的失效分析报告,对装置的腐蚀数据库进一步完善。
企业标准:
针对发生腐蚀问题较多的设备类型,结合万华化学集团股份有限公司各装置的实际情况,参照国际和国内标准规范,制定了万华化学的企业标准,对设计、选型、采购、制造、检验、安装、调试、投用与维护等环节的关键指数进行规范和要求,例如《管壳式换热器企业标准》《钢衬四氟设备企业标准》。在企业标准以外,针对特定的腐蚀问题编写技术相应的操作规程、技术指南、最佳实践等,例如《管道定点测厚技术指南》《保温层下腐蚀检查操作规程》等。
通过企业标准和技术指南中对设备全生命周期中各个重要环节的技术要求,极大降低了设备和管道的腐蚀泄漏风险,延长设备和管道的使用寿命周期。例如针对循环水换热器垢下腐蚀严重的问题,在静设备企业标准中对循环水换热器的涂层进行要求,针对换热器的换热管制造缺陷容易失效的问题,在管壳式换热器企业标准中对换热管端部切除长度进行要求,针对不锈钢封头开裂问题对封头材质和热处理工艺进行要求等。
创新亮点:
建立满足万华化学装置工艺特点的腐蚀备忘录,用于指导装置选材;
配备腐蚀实验室,针对装置存在腐蚀问题和潜在风险进行专项试验;
建立以装置腐蚀回路为基础的腐蚀数据库,形成腐蚀控制文档CCD和工艺控制指标IOW,并以此为依据制定装置RBI检测方案;
制定符合万华化学装置腐蚀特性的企业标准,用于指导设备从设计到维护各个环节的腐蚀控制参数。
实施应用后效果:
通过腐蚀管理系统的建立和各部门及生产装置的通力合作,万华化学的腐蚀管理逐步摆脱了设备管道腐蚀泄漏造成非计划停车的被动局面,实现对腐蚀的前端主动识别、后期控制,将被动变主动,将腐蚀管理体系应用到装置实际生产中,减少了装置的腐蚀泄漏案例,通过腐蚀风险提前识别避免意外停车,保障装置的稳定运行。
推广价值及范围:
石油/化工企业均可参照建立腐蚀管理体系。