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含固体颗粒管道冲蚀预测方法研究及应用

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成果主要完成人

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项目概况

压力管道是流程工业中关键的运转设备,在石油、化工领域具有不可替代的作用。石化行业的介质通常具有易燃、易爆、有毒等高危特性,且呈现气态、液态、固态以及气固、气液等多种相态。在油田、石化装置和煤化工装置中,存在着大量的气固或气液两相流管道。近年来,含固体颗粒管道的冲刷腐蚀问题越来越突出,在较短时间内造成材料局部严重磨损,介质泄漏事故时有发生,严重影响了装置的长周期安全运行

定点测厚是当前压力管道腐蚀管理的重要技术手段。目前,管道冲蚀部位的判定通常基于经验,缺乏科学有效的预测方法,常因找不准最薄弱的位置,致使检验的有效性和可靠性大大降低,既增加了检验的工作量,又难以确保管道的本质安全。开展含固体颗粒管道冲刷腐蚀预测研究,对提高企业的管理水平和确保设备长周期安全运行具有重要意义

本项目针对含固体颗粒管道的冲刷腐蚀,采用理论研究、试验平台搭建、CFD数值模拟、试验验证、生产现场实际检测等方法,分析冲蚀条件和规律,给出了典型管道结构的冲刷腐蚀部位,形成了含固体颗粒管道冲蚀部位预测方法,提出了含固体颗粒管道检验指导原则,开发了含固体颗粒管道冲蚀可视化管理软件并开展了工程应用示范

项目创新点和借鉴之处在于

首先,该项目采用理论研究、试验平台搭建、CFD数值模拟、试验验证、生产现场检测等方法,形成含固体颗粒冲蚀预测方法并开发可视化管理软件,突破以往仅仅依靠经验进行腐蚀管理模式,为设备管理人员提供了一种预知性的腐蚀管理方法

其次,该项目全面系统的开展典型管道结构易冲刷腐蚀部位预测研究,获得管道结构参数、介质成分、颗粒直径、颗粒密度等多种因素对易冲刷腐蚀部位的影响规律,为不同工况下含固体颗粒管道腐蚀监测和检验的精准定位提供了技术支撑

最后,该项目成果推动了检验模式的变革,提出含固体颗粒管道冲蚀部位导则,促进传统盲目大范围的普查检验向高效、精准化检验转变,提升管道检验的有效性,降低管道运行风险, 减少检验维护成本和非计划停车损失,注重经济性与安全性的统一,助力设备管理人员统筹协调检验资源,提升企业管理效能和风险防控能力

本创新成果应用以来,得到了成果应用示范单位的一致肯定,尤其是对于成果应用单位在管理水平提升、检验成本控制、生态环境保护等方面产生了积极作用。管理水平提升方面,本创新成果的实施应用,突破了以往仅仅依靠经验进行腐蚀管理模式,为设备管理人员提供了一种预知性的腐蚀管理方法。通过含固体颗粒冲刷部位的准确预测,实现管道检验监测的精准定位,提升管道检验的有效性,助力设备管理人员统筹协调检验资源,提升企业管理效能和风险防控能力

经济效益方面,通过本创新成果的示范应用,一方面改变了以往盲目的大范围普查性检验监测方式,降低检验维护的工作量,节约了设备检验维护成本;另一方面,延长了装置的连续运转周期,避免了管道泄漏导致的非计划停车损失。以镇海炼化S-Zorb装置为例,通过本创新成果的应用,近三年为企业带来经济效益超过3000万元,经济效益显著,推广应用前景广阔。社会效益方面,本创新成果提出了含固体颗粒管道部位指导原则,指导原则可与压力管道检验技术有效融合,继而推动压力管道检验标准体系的进一步完善,引领行业发展成效明显。生态效益方面,本项目的应用实施,可以减少管道安全生产事故、降低由管道泄漏带来的油气挥发污染、燃烧、爆炸等破坏生态环境事件的发生,生态效益显著