完成單位:萬華化學集團股份有限公司
成果主要完成人:李崇軍、崔洪飛、張成軍、張 瑜、李云釗、楊富明、曹佩文、占海景。
項目概況
立項背景:
萬華化學集團股份有限公司目前正處于高速發展、規模日益擴大的階段,據統計僅煙臺生產基地就有動靜設備共一萬五千多臺,壓力管道超過一百萬米,同時還有寧波工業園、廣東佛山工業園、海外收購的寶思德化學公司、正在建設中的大乙烯項目、四川眉山及福建等多地工業園區以及多項自主研發裝置,設備管理的難度和嚴峻程度日益凸顯。
設備的安全運行是裝置穩定運行的關鍵,在企業的正常發展中占據著重要的地位。由于萬華化學裝置復雜,腐蝕相關因素眾多,影響腐蝕的關鍵參數很難確定,導致腐蝕控制仍存在一定的局限性,腐蝕管理存在不嚴、不細、不實的問題。同時由于腐蝕防護屬于企業的間接效益生產點,在重“直接效益產出”的思維方式下,防腐蝕方面的投入不夠,缺少有效的完整性管理,導致腐蝕工作散、數據亂、管理粗放,腐蝕事故不斷發生,因此加強企業腐蝕管理工作十分急迫。
內涵和主要做法:
通過腐蝕管理提升,對生產裝置進行全生命周期的腐蝕管理和控制,從前期的設計選材階段,到中期的裝置運行階段的腐蝕監控,再到后期的泄漏分析、改進措施等階段進行腐蝕專業的系統全面管理。主要措施包括以下:
腐蝕備忘錄:
腐蝕備忘錄是確保設備、管道合理選材的有效保障。萬華化學有大量自主研發裝置,并且已有的工藝包大多對選材說明部分作簡化處理,選材的可靠性無法保障,由于選材不但導致設備腐蝕甚至泄漏的案例多次發生。為了規范新項目設備選材,歸納總結在用裝置設備選材不當導致泄漏的經驗,持續提升設備本質安全,在參考了相關標準規范、國際企業優秀做法后,編寫了一系列用于指導萬華化學裝置選材的腐蝕備忘錄,例如《萬華化學選材備忘錄編寫和使用指南》《萬華化學新項目設備管道材料選用技術指南》《常用橡膠耐腐蝕性圖表》等。
腐蝕備忘錄的編制考慮到萬華化學生產裝置的的腐蝕介質、潛在腐蝕機理等,主要內容包括選材原則、選材步驟、選材注意事項、相關方職責等,對項目選材過程中涉及到的技術開發、過程開發、工藝設計、生產準備、生產運行等各個階段的工作要求和相關專業人員的職責配合進行要求。
腐蝕實驗室:
為了應對萬華化學大量自主研發裝置和在用裝置工藝優化過程中的腐蝕潛在風險,成立了腐蝕實驗室,針對生產裝置腐蝕問題進行相關腐蝕實驗。主要業務包括電化學實驗指導裝置選材、腐蝕探針研究腐蝕機理、金相檢驗分析失效原因等。總體實驗儀器分為三類,分別是失效分析儀器(掃描電鏡、直讀光譜儀、金相顯微鏡等)、腐蝕實驗設備(電化學工作站、慢拉伸試驗機、掛片-探針耦合腐蝕評價系統等)以及其他實驗設備(高溫電化學反應釜、旋轉掛片腐蝕試驗儀、多功能腐蝕小試平臺、鹽霧箱、體視顯微鏡等),并且與行業內的權威機構(中科院金屬所、華東理工大學等)進行合作,提供專業的技術支持和指導,以保障腐蝕前端工作和泄漏后的失效分析以制定最佳檢修方案能滿足裝置運行中對腐蝕專業的需求。
腐蝕數據庫:
建立以裝置為單位的腐蝕數據庫,其中腐蝕回路分析是腐蝕數據庫建立的基礎,進而形成每個裝置的腐蝕管理策略,實現腐蝕管理的全周期、多專業和持續性管理的目標。從收集設計數據、工藝與操作參數、維修和檢驗記錄等資料開始,在PFD或PID上繪制腐蝕回路,以腐蝕回路為最小分析單位,確定設備材料腐蝕機理和劣化模式,制定后續詳細管理方案,形成腐蝕控制文檔CCD和指導工藝控制指標IOW。并且以此為依據制定每個裝置的RBI(基于風險的檢驗)檢查原則,包括CUI/CUF檢驗管理(絕熱層/防火層下的腐蝕)、管道/設備定點定期測厚、304封頭檢查、腐蝕探針在線監測等工作,并將檢查結果作為設備基礎數據錄入EGM系統。同時對裝置發生腐蝕失效的設備進行失效分析,包括公司內部腐蝕實驗室的失效檢驗、腐蝕試驗和公司外部的職業檢測機構的失效分析報告,對裝置的腐蝕數據庫進一步完善。
企業標準:
針對發生腐蝕問題較多的設備類型,結合萬華化學集團股份有限公司各裝置的實際情況,參照國際和國內標準規范,制定了萬華化學的企業標準,對設計、選型、采購、制造、檢驗、安裝、調試、投用與維護等環節的關鍵指數進行規范和要求,例如《管殼式換熱器企業標準》《鋼襯四氟設備企業標準》。在企業標準以外,針對特定的腐蝕問題編寫技術相應的操作規程、技術指南、最佳實踐等,例如《管道定點測厚技術指南》《保溫層下腐蝕檢查操作規程》等。
通過企業標準和技術指南中對設備全生命周期中各個重要環節的技術要求,極大降低了設備和管道的腐蝕泄漏風險,延長設備和管道的使用壽命周期。例如針對循環水換熱器垢下腐蝕嚴重的問題,在靜設備企業標準中對循環水換熱器的涂層進行要求,針對換熱器的換熱管制造缺陷容易失效的問題,在管殼式換熱器企業標準中對換熱管端部切除長度進行要求,針對不銹鋼封頭開裂問題對封頭材質和熱處理工藝進行要求等。
創新亮點:
建立滿足萬華化學裝置工藝特點的腐蝕備忘錄,用于指導裝置選材;
配備腐蝕實驗室,針對裝置存在腐蝕問題和潛在風險進行專項試驗;
建立以裝置腐蝕回路為基礎的腐蝕數據庫,形成腐蝕控制文檔CCD和工藝控制指標IOW,并以此為依據制定裝置RBI檢測方案;
制定符合萬華化學裝置腐蝕特性的企業標準,用于指導設備從設計到維護各個環節的腐蝕控制參數。
實施應用后效果:
通過腐蝕管理系統的建立和各部門及生產裝置的通力合作,萬華化學的腐蝕管理逐步擺脫了設備管道腐蝕泄漏造成非計劃停車的被動局面,實現對腐蝕的前端主動識別、后期控制,將被動變主動,將腐蝕管理體系應用到裝置實際生產中,減少了裝置的腐蝕泄漏案例,通過腐蝕風險提前識別避免意外停車,保障裝置的穩定運行。
推廣價值及范圍:
石油/化工企業均可參照建立腐蝕管理體系。