CN112464489A - 炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统，涉及设备管理技术领域。所述方法包括：首先根据强度公式计算压力设计壁厚；然后基于压力设计壁厚、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚；接下来根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度；最后在上述数据的基础上，进行压力管道的剩余寿命计算。本方案针对一些炼化企业存在的基础资料不全或测厚管理不完善的情况，创造了完全缺少数据情况下的均匀腐蚀压力管道腐蚀剩余寿命的计算方法，并基于不同炼化企业各自不同的数据完整性程度，实现了不同数据情况下的压力管道均匀腐蚀剩余寿命预测计算，大大简化了现有技术对数据的依赖性，更加便于实际应用。
Description
技术领域
本发明实施例涉及设备管理技术领域，具体来说涉及一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统。
背景技术
近年来，随着炼化企业加工原油的多样化和劣质化，炼油化工设备和管线的腐蚀问题日益突出，不少石化企业在更换劣质化原油之前，对装置的适用性进行了腐蚀评估，并通过评估对不适应劣化后原油的设备管线采取了材质升级的对策，以达到更好的腐蚀预防效果。现有技术中，设备管线的选材一般依据高硫和高酸选材导则，以及API 581标准，对存在高温硫腐蚀、高温硫和环烷酸腐蚀以及高温硫和硫化氢腐蚀、胺腐蚀等均匀腐蚀机理采用相应的计算方法，并针对理论腐蚀速率超过某一限值的材质进行升级。虽然对大多数均匀腐蚀而言，材质升级是确保装置安全运行预防腐蚀风险的强有力手段，但是，如果不考虑待更换设备管线实际的腐蚀情况以及还能服役的年限，就会带来浪费的问题。一方面，在设计设备管线厚度时，已经留有足够的裕量；另一方面，工艺操作对装置的腐蚀影响也很大，材质是否升级还需要依据具体问题来判断。因此，基于上述均匀腐蚀剩余寿命预测的复杂性，剩余寿命的研究成为了很多学者的研究热点。
已有技术中，腐蚀剩余寿命的预测除了基于相应的理论基础，同时还需要依据大量的基础数据，除了管道运行参数，例如设计温度、设计压力、材质等，还需要如下参数：(1)管道的设计厚度条件，包括管道的原始厚度和管道投用时间；(2)管道的实际测厚情况，包括管道测厚厚度和测厚时间。而在实际应用中，有些装置由于投用年代比较久远无法获取设计厚度，或者有些装置由于测厚管理不规范导致实际测厚条件不准确或没有测厚数据，针对这些情况，需要建立相应的计算方法来估算其剩余寿命。但是对于一些老旧或小型炼化企业，由于年代久远或管理欠缺的问题，一方面，可能存在设计资料缺乏；另一方面，未实行定点测厚或已有测厚数据失真无法用来为剩余寿命计算做参考，在这些特殊情况下，需要建立一种既保守又能合理反映设备管线剩余寿命的预测方式。
发明内容
本发明实施例提供了一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统，针对不同炼化企业的不同数据情况，实现压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测，简化了现有技术对数据的依赖性。
为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
本发明一方面提供一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，主要针对基础资料不全或测厚管理不完善的企业，解决其因数据缺少无法进行均匀腐蚀剩余寿命预测的问题，所述方法包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，其中，管线壁厚负偏差依据GB/T 8163-2018，根据管道种类和管道尺寸来确定，所述计算壁厚通过下述公式(1)计算：
计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差 (1)
根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；
通过下述公式(2)计算压力管道的剩余寿命：
基于上述方案，进一步的，若已知压力管道的设计厚度tinitial、而未知其实际测厚时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过下述公式(3)计算压力管道的剩余寿命：
进一步的，若未知压力管道的设计厚度、而已知其实际测厚tactual时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过下述公式(4)计算压力管道的剩余寿命：
进一步的，若已知压力管道的设计厚度、并已知其实际测厚tactual时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算可参考上述未知设计厚度、已知实际测厚的情况，即包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过上述公式(4)计算压力管道的剩余寿命。
本发明另一方面提供一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，将数据完全缺少情况下的压力管道均匀腐蚀剩余寿命的计算，与各类基础数据完整等级情况下的计算结合在一起，形成一种适于任意输入基础资料条件下的均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，所述系统包括：
数据采集单元，用于采集压力管道的设计厚度及实际测厚数据信息；
选择单元，用于根据数据采集单元采集的设计厚度及实际测厚数据信息，选择计算单元中对应的模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
计算单元，用于根据选择单元选择的模块，进行相应模块中的数据计算。
基于上述系统，进一步的，所述计算单元具体包括：
第一计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均未知时，选择单元选择第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第二计算模块：用于当设计厚度已知、而实际测厚未知时，选择单元选择第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第三计算模块：用于当设计厚度未知、而实际测厚已知时，选择单元选择第三计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第四计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均已知时，选择单元选择第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算。
进一步的，所述第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤；
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，所述计算壁厚通过如下公式计算：计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差；
根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
进一步的，所述第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤；
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
进一步的，所述第三计算模块和第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算方法相类似，包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、本申请实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统，针对一些老旧或小型炼化企业存在的基础资料不全或测厚管理不完善的情况，创造了完全缺少数据情况下的均匀腐蚀压力管道腐蚀剩余寿命的计算方法，并基于不同炼化企业各自不同的数据完整性程度，实现了不同数据情况下的压力管道均匀腐蚀剩余寿命预测计算，大大简化了现有技术对数据的依赖性，解决了因数据难以采集影响计算的实际问题，更加便于实际应用。
2、本申请实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法及系统，通过对压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测，并对比管道的实际设计厚度作为管道选材的一个依据，大大节约了炼化企业的维修成本，具有很好的实用效果和市场效益。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统结构示意图；
图3为图2中炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统具体实现流程图。
具体实施方式
为使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法流程示意图。
参照图1，本方法的实现步骤如下：
S1、根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
S2、基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，所述计算壁厚通过下述公式(1)计算：
计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差 (1)
其中，在本步骤中，管线壁厚负偏差依据GB/T 8163-2018，根据管道种类和管道尺寸来确定，如表1中所示：
表1热轧(挤压、扩)钢管壁厚允许偏差
S3、根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；
S4、通过下述公式(2)计算压力管道的剩余寿命：
上述压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法主要针对基础资料不全或测厚管理不完善的企业，解决其因数据缺少无法进行均匀腐蚀剩余寿命预测的问题。
进一步的，基于不同炼化企业其数据完整性的不同，若已知压力管道的设计厚度tinitial、而未知其实际测厚时，均匀腐蚀剩余寿命的计算可采用以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过下述公式(3)计算压力管道的剩余寿命：
更具体来说，若未知压力管道的设计厚度、而已知其实际测厚tactual时，均匀腐蚀剩余寿命的计算可采用以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过下述公式(4)计算压力管道的剩余寿命：
更进一步来说，若已知压力管道的设计厚度、并已知其实际测厚tactual时，在该种条件下数据较为完整，均匀腐蚀剩余寿命的计算可参考上述未知设计厚度、已知实际测厚的情况，即可采用以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过上述公式(4)计算压力管道的剩余寿命。
下面，结合企业中的具体实施案例，对上述实施例方法的应用过程进行更为详尽的描述。
某贫胺液管线已知参数如表2中所示：
表2胺液管线参数
首先，根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
接下来，基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚。对于热轧钢管：钢管公称外径＝273mm>102mm，钢管厚度/公称外径＝18/273＝0.065，即0.05<S/D<0.1，管线壁厚负偏差＝Max(12.5％*设计壁厚，0.4)＝2.25mm，计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差＝0.3+3+2.25＝5.6mm。
根据SH/T 3405中选取公称直径DN250，管道等级SCH80对应的壁厚值为15.09mm。实际上，根据市面上的管道标准规格，该管道的原始设计厚度tinitial采用的是18mm的钢管。可以看出，管道的原始设计厚度18mm远大于管道的计算壁厚5.6mm。
在接下来，进行剩余寿命的计算。针对上述案例中的贫胺液管线，根据API581获得的理论腐蚀速率＝0.51mm/a，计算剩余寿命如下：
按照检修周期为4年一修，该管线可以安全运行到下个周期。实际上，通过两次定点测厚发现，该管线的实际腐蚀速率为0.13mm/a，远小于理论腐蚀速率0.51mm/a，因此，计算的剩余寿命与实际相比仍是保守的。
图2示出了本申请实施例提供的一种炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统结构示意图。
参照图2，本实施例系统包括：
数据采集单元1，用于采集压力管道的设计厚度及实际测厚数据信息；
选择单元2，用于根据数据采集单元采集的设计厚度及实际测厚数据信息，选择计算单元中对应的模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
计算单元3，用于根据选择单元选择的模块，进行相应模块中的数据计算。
基于上述系统，进一步的，如图3所示，所述计算单元3包括：
第一计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均未知时，选择单元选择第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第二计算模块：用于当设计厚度已知、而实际测厚未知时，选择单元选择第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第三计算模块：用于当设计厚度未知、而实际测厚已知时，选择单元选择第三计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第四计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均已知时，选择单元选择第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算。
具体来说，所述第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤；
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，计算壁厚通过如下公式计算：计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差；
根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
进一步来说，第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤；
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
更进一步来说，所述第三计算模块和第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算方法相类似，包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
上述实施例系统基于不同炼化企业各自不同的数据完整性程度，将数据完全缺少情况下的压力管道均匀腐蚀剩余寿命的计算，与各类基础数据完整等级情况下的计算结合在一起，实现了不同数据情况下的压力管道均匀腐蚀剩余寿命预测计算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下所作的任何修改、改进和等同替换等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，其特征在于，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，所述计算壁厚通过下述公式(1)计算：
计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差 (1)
根据SH/T 3405中向上选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；
通过下述公式(2)计算压力管道的剩余寿命：
2.根据权利要求1所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，其特征在于，若已知压力管道的设计厚度tinitial、而未知其实际测厚时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过下述公式(3)计算压力管道的剩余寿命：
3.根据权利要求1所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，其特征在于，若未知压力管道的设计厚度、而已知其实际测厚tactual时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过下述公式(4)计算压力管道的剩余寿命：
4.根据权利要求3所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，其特征在于，若已知压力管道的设计厚度、并已知其实际测厚tactual时，所述均匀腐蚀剩余寿命的计算包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过上述公式(4)计算压力管道的剩余寿命。
5.根据权利要求1所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测方法，其特征在于，所述管线壁厚负偏差依据GB/T 8163-2018，并根据管道种类和管道尺寸确定。
6.炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，其特征在于，所述系统包括：
数据采集单元，用于采集压力管道的设计厚度及实际测厚数据信息；
选择单元，用于根据数据采集单元采集的设计厚度及实际测厚数据信息，选择计算单元中对应的模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
计算单元，用于根据选择单元选择的模块，进行相应模块中的数据计算。
7.根据权利要求6所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，其特征在于，所述计算单元包括：
第一计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均未知时，选择单元选择第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第二计算模块：用于当设计厚度已知、而实际测厚未知时，选择单元选择第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第三计算模块：用于当设计厚度未知、而实际测厚已知时，选择单元选择第三计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算；
第四计算模块：用于当设计厚度和实际测厚均已知时，选择单元选择第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算。
8.根据权利要求7所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，其特征在于，所述第一计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
基于压力设计壁厚trequired、腐蚀裕量以及管线壁厚负偏差，得到计算壁厚，所述计算壁厚通过如下公式计算：计算壁厚＝trequired+腐蚀裕量+管线壁厚负偏差；
根据SH/T 3405中选取相应的Sch号和壁厚值，得到原始设计厚度tinitial；
通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
9.根据权利要求7所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，其特征在于，所述第二计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据API 581标准理论计算理论腐蚀速率；
基于已知设计厚度tinitial、压力设计壁厚trequired及理论腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
10.根据权利要求7所述的炼化装置压力管道均匀腐蚀剩余寿命的预测系统，其特征在于，所述第三计算模块和第四计算模块进行均匀腐蚀剩余寿命的计算，包括以下步骤：
根据强度公式计算压力设计壁厚trequired；
根据实际测厚tactual计算腐蚀速率；
基于实际测厚tactual、压力设计壁厚trequired及实际腐蚀速率，通过如下公式计算压力管道的剩余寿命：
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- 2020-12-07 CN CN202011431969.6A patent/CN112464489A/zh active Pending
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