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渦流檢測技術在聚乙烯裝置的分析應用

文檔作者：郭磊,何茂盛,時曉斌,李文秉,李永華文檔來源：中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司		更新日期： 2026年05月29日	點擊數：
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上一篇：藥品生產過程質量風險產生的原因及控制措施

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?????????????????????? 收稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ２５.
作者簡介:郭磊,男,２００５年畢業于中南大學機械電子專業,
碩士,主要從事設備管理工作,高級工程師.
Email:guolei２＠petrochina．com．cn.
渦流檢測技術在聚乙烯裝置的
分析應用
郭　磊,何茂盛,時曉斌,李文秉,李永華
(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司,新疆獨山子８３３６９９)
　　摘　要:文章闡述了聚乙烯裝置往復式壓縮機２C４７０系統的工藝流程,介紹了建立在電磁感應基礎上
的渦流檢測技術的工作原理、檢測設備與檢測標準,以及渦流檢測技術對換熱器的評定依據.將該技術應用
在往復式壓縮機２C４７０系統級間３臺換熱器上,從宏觀檢查及渦流圖譜兩個方面,判定其中２臺換熱器
(２E４７０A/C)換熱管壁厚減薄嚴重.通過實踐驗證,證實渦流檢測技術是換熱器管束內、外壁腐蝕缺陷的一
種有效檢測手段.同時提出了準確有效的處理措施,以保證聚乙烯裝置的長周期、安全、穩定運行.
關鍵詞:渦流檢測技術　換熱器　圖譜　減薄　解決措施
doi:１０．３９６９/j．issn．１００６－８８０５．２０１９．０２．０１５
　　獨山子石化公司乙烯廠聚烯烴二聯合車間聚
乙烯裝置采用英國BP 公司專利技術,１９９５年
８月投產,共計２條生產線,年產聚乙烯２０萬t,
其中２ 線采用冷凝液生產技術,主要生產
LL０２０９AA、HD６０７０等鈦系產品.
聚乙烯裝置聚合反應器的生產,對于反應系
統的原料雜質要求極其苛刻,其中要求水含量不
得超過２mg/L,一旦超標,反應系統立即中毒,會
造成極大的損失.該裝置聚合工段有換熱器
１０臺,任何１臺發生管束腐蝕穿孔、開裂,都會對
聚合反應產生重大影響.為了避免換熱器泄漏對
裝置產生影響,車間定期對換熱器進行嚴密性試
壓檢測.但是該檢測并不能預測換熱器的使用壽
命,多次出現嚴密性試壓檢測后,換熱器使用過程
中仍然發生泄漏的現象,對車間生產造成了嚴重
影響.為此,２０１７年引進了渦流檢測技術.
渦流檢測與磁粉、滲透、射線、超聲檢測統稱
為五大常規無損檢測.對于空冷器及換熱器管束
內、外壁腐蝕缺陷來說,該技術是目前為止最有效
的檢測手段.近年來,隨著儀器設備和檢測技術
的進步,此項技術正逐步應用于煉油、石化行業
中,成為保證設備長周期安全運行的關鍵.渦流
檢測技術能及時發現空冷器及換熱器管束存在的
問題,根據檢測數據和圖像,評估管束壁厚損失情
況,并據此提出處理措施,保證冷換設備的長周
期、安全、穩定運行【１】.
１　渦流檢測技術原理
渦流檢測技術是根據電磁感應原理,使金屬
材料在交變磁場作用下產生渦流,并由接收到的
渦流信號的大小和分布檢測鐵磁性和非鐵磁性金
屬材料的缺陷的技術.
渦流檢測技術建立在電磁感應基礎上,主要
根據材料的磁導率、電導率特性,應用對比試樣來
評定在役設備的電磁特性,并根據電磁特性的變
化,通過換算,推算在役設備的壁厚損失情況,缺
陷大小、形狀、方位等信息.當載有交變電流的檢
測線圈靠近導電試件時,由于線圈中的交變電流
產生交變磁場,因而試件中會感生出渦流.渦流
的大小、相位及流動形式受到試件導電性能等的
影響,而渦流對磁場的反作用又使檢測線圈的阻
抗發生變化.因此,通過測定檢測線圈阻抗的變
化,就可以得出被測試件導電性的差別及有無缺
陷等方面的結論,如圖１所示【２】.
渦流檢測RFT探頭帶有２個線圈,是發射—
接收的結構,間距為管徑的２~３倍.激勵線圈由
交流電激發產生交流場.這個交流場由激勵線圈
檢維修技術　　石油化工設備技術,２０１９,４０(２)??６１??
PetroＧChemicalEquipmentTechnology
出發,從管壁內側沿著管的軸向穿過管壁,再從管
壁外側返回到檢測線圈.每次穿過管壁時,電磁
場經歷時間(相位)延遲并且振幅衰減.當探頭移
動到壁厚減薄的區域時,在檢測線圈之間所需穿
行時間減少并且衰減減少,因此在壁厚減薄處,信
號相位(飛行時間)和振幅(信號強度)都出現增
強【３】.通過對相位和振幅加以詮釋來確定壁厚減
薄深度和周向范圍.
圖１　渦流檢測示意
２　渦流檢測技術在聚乙烯裝置應用實例
聚乙烯三級往復式壓縮機２C４７０為２線循
環氣壓縮機,回收流化氣約１．２t/h.如圖２所
示,聚合反應器產生的聚乙烯粉末及流化氣體通
過２S４２６袋式過濾器過濾掉聚乙烯粉末后,流化
氣與膜回收的乙烯氣體一同進入壓縮機２C４７０
第一冷卻器２E４７０A,經換熱器冷卻后進入２C４７０
一段排放罐,再經排放罐高點進入壓縮機２C４７０
一級缸套進行壓縮;一級壓縮后,再依次經過２級
同樣的冷卻、壓縮過程;三級壓縮后的氣體并入流
化回路,進入聚合反應器繼續反應【４】.
２０１７年４月,２C４７０壓縮機定期中修.中修
期間,對２C４７０壓縮機級間換熱器２E４７０A/B/C
進行高壓水清洗吹掃后,利用渦流檢測技術對換
熱器進行檢查,根據渦流檢測數據和圖像,評定冷
換設備管束換熱管壁厚損失情況,并據此提出處
理措施.
圖２　壓縮機２C４７０工藝流程
２．１　檢測設備與檢測標準
本次檢測采用F３０８ 型渦流檢測儀,探頭規
格為?１８mm,對比樣管規格為?２５mm,執行標
準為NB/T４７０１３．７—２０１５«承壓設備無損檢測
第七部分:目視檢測»及NB/T４７０１３．６—２０１５«承
壓設備無損檢測第六部分:渦流檢測»中在用鐵
磁性換熱管的遠場渦流檢測法,采用內穿過式線
圈進行檢測.
２．２　評定依據
聚乙烯換熱器２E４７０A/B/C 渦流檢測評定
依據如下:
１)檢測結果顯示管子壁厚減薄小于２０％,說
明該管束在現有工藝條件下可以長期使用;
２)檢測結果顯示管子壁厚減薄在２０％~３０％
之間,說明該管束在現有工藝條件下,存在一定程
度的腐蝕,可以繼續使用,但存在一定的風險;
３)檢測結果顯示壁厚減薄在３０％~４０％之
間或者坑深在０．８~１．２ mm(主要指壁厚為
２．５mm 的管子,其他壁厚的管子按照比例進行
確定)的管子定為B類缺陷管,說明該管束存在
??６２?? 石　油　化　工　設　備　技　術 ２０１９年　
嚴重腐蝕,應考慮堵管、進行管束防腐處理或更換
管束,該管束在現有工藝條件下須監控使用;
４)檢測結果顯示壁厚減薄超過４０％或者坑
深大于１．２mm(主要指壁厚為２．５mm 的管子,
其他壁厚的管子按照比例進行確定)的管子定為
A 類缺陷管,說明該管束存在很嚴重的腐蝕,繼續
使用可能導致管子泄漏,必須采取堵管處理,該管
束報廢.
２．３　宏觀檢查
圖３ 為２E４７０A/B/C 進行宏觀檢查結果.
由圖３可以看出:２E４７０A 管板均勻腐蝕,換熱管
內壁存在均勻腐蝕、坑蝕;２E４７０B管板均勻腐蝕,
換熱管內壁存在均勻腐蝕;２E４７０C 管板均勻腐
蝕,管板焊縫局部點蝕.
圖３　２E４７０A/B/C換熱管管板
２．４　渦流檢測
２．４．１　換熱器２E４７０A 渦流檢測
換熱器２E４７０A 共計檢測換熱管１６７根,管
束減薄分布情況如圖４所示.典型渦流圖譜如
圖５所示.
圖４　２E４７０A 管束減薄分布
　　由圖４~圖５可以看出:
１)１Ｇ６、２Ｇ７、５Ｇ６、６Ｇ７、６Ｇ１０、６Ｇ１６、８Ｇ７、９Ｇ１、
１３Ｇ５、１３Ｇ８、１４Ｇ４共計１１根換熱管壁厚損失大于
４０％,２Ｇ５、３Ｇ６、３Ｇ７、３Ｇ１２、７Ｇ７、９Ｇ１６、１０Ｇ８、１３Ｇ１２、
１４Ｇ１、１４Ｇ５共計１０根換熱管壁厚損失大于３０％,
在不影響換熱器正常使用的情況下,對上述２１根
管子進行堵管處理;
２)定期對管束進行清洗,清除換熱管內壁附
著污垢;對該管束監控使用,備用新管束.
２．４．２　換熱器２E４７０B 渦流檢測
由于２E４７０B 為２０１６ 年１１ 月新更換換熱
器,因此對其進行渦流檢測抽檢,共計檢測換熱管
２７根.通過對圖譜進行分析,２E４７０B換熱管１５Ｇ５
存在均勻腐蝕、坑蝕以及＞２０％且≤３０％的壁厚損
失,其余換熱管存在均勻腐蝕,壁厚損失＜２０％.
　第４０卷第２期 郭　磊等．渦流檢測技術在聚乙烯裝置的分析應用 ??６３??
圖５　２E４７０A 典型渦流圖譜
　　典型渦流圖譜如圖６所示.
由圖６可以看出:該管束換熱管壁厚損失小
于３０％,應定期對管束進行清洗,可繼續使用.
２．４．３　換熱器２E４７０C渦流檢測
換熱器２E４７０C共計檢測換熱管１４２根,管
束減薄分布情況如圖７所示.典型渦流圖譜如
圖８所示.
由圖７~圖８譜可以看出:
圖６　２E４７０B換熱管１５Ｇ５渦流檢測圖譜
　　１)１Ｇ１、１Ｇ４、２Ｇ３、２Ｇ５、５Ｇ２、５Ｇ１０、５Ｇ１１、７Ｇ６、
７Ｇ１２、７Ｇ１３、８Ｇ５、８Ｇ９、８Ｇ１１、９Ｇ１０、１０Ｇ２、１０Ｇ３、１０Ｇ４、
１０Ｇ６、１０Ｇ８、１０Ｇ９、１０Ｇ１１、１１Ｇ３、１１Ｇ８、１１Ｇ９、１２Ｇ７、
１３Ｇ１、１３Ｇ３、１４Ｇ１、１４Ｇ２、１４Ｇ４共計３０根換熱管壁厚
??６４?? 石　油　化　工　設　備　技　術 ２０１９年　
損失大于４０％,１Ｇ５、２Ｇ１、２Ｇ６、３Ｇ３、３Ｇ４、４Ｇ１０、５Ｇ４、
５Ｇ９、６Ｇ２、６Ｇ１４、７Ｇ２、７Ｇ３、７Ｇ７、７Ｇ９、７Ｇ１０、７Ｇ１４、８Ｇ２、
８Ｇ７、８Ｇ８、８Ｇ１２、８Ｇ１５、９Ｇ１、９Ｇ７、９Ｇ８、９Ｇ１１、９Ｇ１２、１０Ｇ５、
１０Ｇ１０、１１Ｇ１２、１３Ｇ５、１３Ｇ７、１４Ｇ５共計３２根換熱管壁
厚損失大于３０％,在不影響換熱器正常使用的情
況下,對上述６２根管子對進行堵管處理;
２)通過對該管束渦流檢測圖譜進行分析,認
為該管束換熱管整體壁厚損失較大,已無法滿足
車間長周期運行的需要,需要更換管束. 圖７　２E４７０C 管束減薄分布
圖８　２E４７０C典型渦流圖譜
　第４０卷第２期 郭　磊等．渦流檢測技術在聚乙烯裝置的分析應用 ??６５??
３　渦流檢測技術在聚乙烯裝置應用驗證
鑒于２E４７０A/C 換熱器渦流檢測結果不理
想,車間立即上報采購計劃,制造新換熱器以備不
時之需.２０１７ 年１１ 月,２C４７０ 中修時,對
２E４７０A/B/C再次進行試壓,未發現明顯漏點.
中修后,１１月１７日,啟動２C４７０并將其并入回
路.并入后,聚合反應器底部溫度出現波動,判
斷為２E４７０A/B/C換熱器出現泄漏,水雜質進入
反應器,造成反應器中毒,聚合生產無法維持,
車間立即將換熱器切出.用新制造的２臺換熱器
替換下出現泄漏的２E４７０A/C,問題迎刃而解.
由于渦流檢測技術的應用,車間提前預判出換熱
器２E４７０A/C可能出現問題,并提前購置新換熱
器,避免了一次因換熱器泄漏造成的重大生產
事故.
４　結語
渦流檢測技術在聚合生產中的應用是保證設
備長周期安全運行的重要手段.通過聚乙烯裝置
應用渦流檢測技術的實例,證明該技術可及時發
現換熱器管束存在的問題,根據渦流檢測數據和
圖像,評估換熱管壁厚損失情況,并據此提出處理
措施,預防和避免了重大事故的發生.
參考文獻:
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?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (上接第６０頁)
圓度,如圖７所示.
圖７　聚丙烯氣相反應器機加工
４．４　預留變形收縮量
對于內件裝配尺寸要求高的反應器,例如苯
乙烯脫氫反應器,可以在筒體環縫焊接前先模擬
計算軸向收縮量,并根據計算結果預留筒體收縮
余量,以達到筒體環縫焊接后孔與篩網相匹配的
目的,避免環形支撐圈擋住筒體上的孔.
４．５　采用水淋等加速冷卻方式
對于筒體采用奧氏體不銹鋼材料制造的反應
器,例如苯乙烯脫氫反應器,在焊接過程中每層焊
道焊完后,可采用水淋的方式加快冷卻,以減少變
形的產生.
５　結語
１)隨著國內煉油化工重大反應器的制造要
求日益提高,環焊縫變形對其運行質量有著重大
影響,其中焊接變形是一個重要因素,應在制造中
采取對策,減少或者消除變形.
２)針對環縫焊接產生的變形,有限元計算結
果和實驗結果十分相近,可以在制造中有效預測
變形量.
３)可以采用米字形支撐,環焊縫內、外表面
磨平,筒體用鍛件制造并機加工,預留變形收縮量
和采用水淋等加速冷卻方式來減少或者消除變
形,達到控制筒體環縫焊接后尺寸的目的.
４)以上研究只是從一個制造廠的角度基于
制造過程而言,有些結論已經驗證,有些結論有待
進一步驗證,還需要更加深入的研究.
參考文獻:
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APPLICATION OFINFRARED THERMALIMＧ
AGING TECHNOLOGY IN THE CONSTRUCＧ
TION AND INTEGRITY MANAGEMENT OF
FULLCAPACITYLNGSTORAGETANK [５３]
Kong Linghai (China National Offshore Oil
Corp．Ltd．,Beijing,１０００１０) Abstract:LNGtankisimportantequipmentinreceivＧ
ingstation．Withtheaccumulationofrunningtimeand
thechangeofoperatingstate,thecoolingeffectofLNG
tankwillbereducedtovaryingdegrees．ThispaperinＧ
troducestheworkingprinciples,equipmentselection,
testingstepsandevaluationcriteriaofinfraredthermal
imagingonＧlinedetection．Combiningwiththeexample
ofinfraredimaginginspectionofLNGtanksurface,it
makesanoverallassessmentonthecoolingeffectofthe
storagetankandconfirmsthecoolingstate,whichproＧ
videstechnicalguaranteeforthesafeandstableoperaＧ
tionofstoragetank．Meanwhile,thepaperprovidessciＧ
entificreferencebasisforthecoldstoragerecoveryopＧ
erationofstoragetank．ItalsoprovidesbettermanageＧ
mentideasfortheconstructionandintegritymanageＧ
mentofLNGstoragetanksatotherreceivingstations． Keywords:LNGstoragetank;insulation;infraＧ
redthermalimaging;pearlite
IMPACTSOF CIRCUMFERENTIAL WELDING
DISTORTION ON THE OPERATION OF OIL
ANDCHEMICALREACTORSANDTHECOUNＧ
TERMEASURES[５７]
Liu Heng,ChenSunyi(TheChallenge PetroＧ
chemicalMachineryCorporationof Maoming, Maoming,Guangdong,５２５０２４) Abstract:InordertoavoidtheadverseimpactsonopＧ
erationqualitycausedbycircumferentialjointweldingdeＧ
formationforoilrefiningandchemicalmajorreactors
suchascokingreactor,reformer,gasphasereactorand
dehydrogenation reactor during the manufacturing
process,thispaperdiscussesvariousinfluencingfactors
andfocusesonanalyzingthemainfactorwhichisdeＧ
formationcausedbywelding．Afiniteelementmodelwas
establishedforaspecificcylindercircumferentialweldingto
carryoutasimulationcalculationoftheplasticdeformation．
Thentheresultswerecomparedwiththetestrecordsto
confirmtherelevantanalysis．Onthisbasis,sometechnical
countermeasuresareproposedtopreventcircumferential
weldingdeformationinmanufacturing．Theyareappliedto
theproductsandpracticalresultsareobtained． Keywords:oilrefining;chemical;majorreactor;
circumferentialwelding;deformation;countermeasures
ANALYSIS AND APPLICATION OF EDDY
CURRENTTESTINGTECHNOLOGYIN POLYＧ
ETHYLENEPLANT [６１]
GuoLei,HeMaosheng,ShiXiaobin,LiWenbing, LiYonghua (PetroChina Dushanzi Petrochemical
Company,Dushanzi,Xinjiang,８３３６９９) Abstract: This paper expounds the technological
processofreciprocatingcompressor２C４７０systemin
polyethyleneplant．Itintroducestheworkingprinciples
ofeddycurrenttestingtechnologybasedonelectromagＧ
neticinduction,testingequipmentandtestingstandards
ofthistechnology,andtheevaluationbasisofeddy
currenttestingtechnologyforheatexchanger．This
technologyisappliedtothreeheatexchangersinrecipＧ
rocatingcompressor２C４７０systemamong whichthe
wallthicknessofthetubesoftwoheatexchanger( s ２E４７０A/C)arejudgedtobethinnedseriouslyfrom
twoaspectscoveringmacroinspectionandeddycurrent
atlas．Throughpractice,itisproventhateddycurrent
testingtechnologyisaneffectivemeanstodetectthe
corrosiondefectsontheinnerandouterwallsofheat
exchangertubebundles．Meanwhile,preciseandpotent
solutionsarepresentedtoensurethelongＧterm,safe
andstableoperationofpolyethyleneplant． Key words:eddy currenttesting technology;
heatexchanger;atlas;reduction;solution
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
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