一、概述

某石化公司催化裂化裝置煙氣脫硫塔為金屬制作的煙氣脫硫裝置，總高度約50米，直徑7.5米，整體材質(zhì)為16Mn+復(fù)合板，下半部10米部位為316L不銹鋼，其余上半部為304L不銹鋼復(fù)合板，復(fù)合板厚度均為3mm，塔內(nèi)正常工作溫度為50-70℃，正常情況下可達(dá)到200℃以上，塔內(nèi)催化煙氣主要腐蝕介質(zhì)有：SO2、NxOy、SO3、Cl-、H2O、O2，腐蝕介質(zhì)中主要以SO2為主，SO2含量在1800~2000ppm范圍內(nèi)。

煙氣脫硫塔投用不到一年即發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)壁發(fā)生大面積潰瘍、點(diǎn)、坑蝕形貌，隨即利用檢修期間進(jìn)行的了點(diǎn)、坑蝕、潰瘍部位進(jìn)行了補(bǔ)焊修復(fù)處理，以后裝置巡檢人員發(fā)現(xiàn)塔終端出現(xiàn)腐蝕穿孔，于是公司立即切斷脫硫塔進(jìn)料并做了隔離處理，打開檢查，塔壁發(fā)現(xiàn)三處貫穿性腐蝕斷面和孔洞，由于腐蝕嚴(yán)重隨做停工處理，進(jìn)入到塔內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)塔壁腐蝕穿孔沿著擋水板與塔壁的焊縫出現(xiàn)0.5m長(zhǎng)的腐蝕溝槽，擋水板部分脫落，此外，煙道擋板支撐梁與塔壁的焊縫有一處腐蝕嚴(yán)重、急冷區(qū)三個(gè)噴嘴磨損嚴(yán)重、吸收區(qū)噴嘴完好，煙囪人孔部位以及煙囪筒節(jié)在旋珠分離器彎頭出口上部部位腐蝕嚴(yán)重出現(xiàn)二處穿孔。綜合分析，煙氣脫硫塔內(nèi)部腐蝕呈現(xiàn)以下幾個(gè)腐蝕特征：jφ200mm直徑的304L的降液管彎頭部位大部分具有潰瘍腐蝕特征形貌；k旋珠分離器排水管45°彎頭焊縫腐蝕嚴(yán)重，關(guān)卡固定處、降液管與的”U“形卡部位電偶腐蝕特征明顯；l不銹鋼內(nèi)襯板304L部位呈現(xiàn)較明顯的黃色銹蝕顏色，而316L板則表面仍呈現(xiàn)不銹鋼灰白色本體顏色，304L和316L焊縫部位焊道焊肉腐蝕缺損嚴(yán)重。

二、腐蝕機(jī)理淺析

01露點(diǎn)腐蝕

從工藝操作條件和煙氣組成分析可以看出，進(jìn)入到煙氣脫硫塔煙氣中含有較多的SOx，蒸汽及其它物質(zhì)。

在高溫?zé)煔庵蠸O3對(duì)金屬不具有腐蝕性，但當(dāng)煙氣溫度降到400℃以下時(shí)，SO3將與水蒸氣化合生成硫酸蒸氣，其反應(yīng)式如下：

SO3↑＋H2O↑ → H2SO4↑

當(dāng)煙氣溫度繼續(xù)下降，硫酸蒸氣凝結(jié)到低溫金屬表面時(shí)就會(huì)發(fā)生低溫硫酸腐蝕。同時(shí)，這些凝結(jié)在低溫金屬表面上的硫酸液體，還會(huì)粘附煙氣中的灰塵形成不易清除的積垢，不但使煙氣通道不暢甚至堵塞，而且隨著金屬表面積垢逐漸增厚，使SO2轉(zhuǎn)化成SO3所需觸媒不斷強(qiáng)化，SO3生成量逐漸上升。而SO2與水蒸汽化合生成亞硫酸氣，它的露點(diǎn)溫度更低，一般不可能在爐子內(nèi)凝結(jié)，對(duì)金屬無(wú)危害。所以，硫酸露點(diǎn)腐蝕過(guò)程中最重要的因素是SO3的生成，而腐蝕程度依SO3生成量的不同而異。

煙氣的露點(diǎn)溫度與煙氣組分有關(guān)。煙氣中水蒸氣含量與通入的蒸汽量關(guān)系密切。有研究報(bào)告分析指出：當(dāng)煙氣中水蒸氣含量由10％增加到18％時(shí)，煙氣露點(diǎn)增加了15F°（8℃）時(shí)。工藝操作中，大量水蒸氣通入使得冷凝下來(lái)的部分冷凝液附著沉積在脫硫塔內(nèi)壁表面，加之煙氣中含有大量的CO2以及煙氣中氧原子的存在，促進(jìn)了煙氣冷凝液的腐蝕性，從而導(dǎo)致了C1801煙氣脫硫塔在短短的一個(gè)月時(shí)間內(nèi)發(fā)生了劇烈的以低溫硫酸露點(diǎn)腐蝕為主的電化學(xué)、化學(xué)腐蝕。

02電偶腐蝕

304L不銹鋼產(chǎn)生了明顯的均勻腐蝕，而316L不銹鋼則沒(méi)有發(fā)生任何點(diǎn)、坑蝕腐蝕情況，單從外觀不難判斷，316L不銹鋼在煙氣脫硫塔內(nèi)部腐蝕環(huán)境下的耐蝕性明顯優(yōu)于304L不銹鋼，差別很大。需要說(shuō)明的是，由于一些原因，本在塔底三層以下的不銹鋼內(nèi)襯板全部應(yīng)為316L不銹鋼，由于拼接爆炸復(fù)合時(shí)產(chǎn)生混用情況，導(dǎo)致塔底三層以下本應(yīng)為316L板材有三塊304L板混在其中，在316L沒(méi)有產(chǎn)生任何腐蝕情況下，304L產(chǎn)生的整體性黃色腐蝕一目了然，在三層以上則有二塊316L復(fù)合板材分布，同樣在304L產(chǎn)生銹蝕的背景中，沒(méi)有產(chǎn)生腐蝕的灰白色316L 襯板也顯得尤為突出。我們知道，316L和304標(biāo)準(zhǔn)電極電位相差250mV以上，不難分析，316L和304L混合分布在脫硫塔內(nèi)產(chǎn)生了電偶腐蝕。

03流體沖刷腐蝕

煙氣脫硫塔使用的中和劑為氫氧化鎂，為降低成本沒(méi)有采用氫氧化鈉做中和劑，氫氧化鎂是無(wú)色六方柱晶體或白色粉末，難溶于水，溶于稀酸和銨鹽溶液，因此大量的未被溶解的氫氧化鎂顆粒通過(guò)噴嘴噴出后飛濺噴射到塔壁及部分降液管、旋珠分離器表面，造成明顯的流體沖刷腐蝕，此外，氫氧化鎂中含有的少量二氧化硅雜質(zhì)以及煙氣中分布少量的催化劑顆粒也加速了塔內(nèi)流體沖刷腐蝕，這在現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)塔壁和部分管線表面分布大量有一定走向的溝槽得以驗(yàn)證。

04316L優(yōu)于304L耐蝕性原因分析

我們知道，304L（00Cr18Ni9）和316L（00Cr17Ni12NIo2）同屬于奧氏體不銹鋼。主要區(qū)別在于316L不銹鋼和304L不銹鋼相比增加了鎳的含量，加入了元素鉬。鎳是奧氏體不銹鋼主要的奧氏體形成元素。鎳的增加，使鋼具有良好的塑韌性和低溫韌性，并且具有優(yōu)良的冷熱加工性能和焊接性能，提高了抗高溫氧化能力。鉬是鋼中的鐵素體形成元素，鉬元素還能提高奧氏體不銹鋼的高溫強(qiáng)度，隨著鉬元素的加入和質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，耐還原性酸、耐孔蝕和耐縫隙腐蝕的性能增強(qiáng)，這就表現(xiàn)在T1801塔內(nèi)316L內(nèi)襯板材明顯耐蝕性明顯優(yōu)于304L內(nèi)襯板材。

三、脫硫塔防腐治理技術(shù)措施及效果

通過(guò)分析和比較，我們采用HH煙氣脫硫防露點(diǎn)腐蝕專用防腐涂料——有機(jī)硅改性環(huán)氧酚醛漆酚涂料，以300目硅碳粉做填料配制膠泥涂覆在潰瘍、坑蝕部位抹平，表干后涂裝300μm的HH煙氣脫硫塔抗露點(diǎn)腐蝕特種防腐涂料。北方正值冬季，因此在脫硫塔內(nèi)防腐施工期間，在煙氣脫硫塔內(nèi)敷設(shè)加熱蒸汽帶。HH涂層固化的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)蒸汽帶蒸汽盤管使塔內(nèi)溫度升至50℃，維持20個(gè)小時(shí)，盡可能使涂層和膠泥充分得到固化。使用中發(fā)現(xiàn)噴嘴底部11層板部位初步判斷316L和304L板的拼接處出現(xiàn)腐蝕泄漏，判斷與沖刷腐蝕有關(guān)，經(jīng)了解，采用氫氧化鎂堿洗時(shí)的懸浮物含量在2000-3000ppm，塔底懸浮物對(duì)沖刷腐蝕影響較大。對(duì)產(chǎn)生破損部位采用HH涂料進(jìn)行修補(bǔ),經(jīng)過(guò)一~三年的不斷跟蹤檢查鑒定，采用HH涂層也即有機(jī)硅改性環(huán)氧酚醛漆酚涂料在該部位使用經(jīng)受住了高溫近200℃以及硫酸露點(diǎn)腐蝕的考驗(yàn)，可以說(shuō)該措施是得當(dāng)?shù)模行б种屏嗣摿蛩臒煔饴饵c(diǎn)腐蝕。

預(yù)判煙氣脫硫塔在開停工期間，塔內(nèi)噴嘴、降液板等不銹鋼構(gòu)件內(nèi)與煙氣存在CO2，SO2、、SO3和H2O及空氣接觸，極易生成連多硫酸，從而誘發(fā)連多硫酸（PTA）腐蝕。如果在開停工期間對(duì)煙氣脫硫塔采取相應(yīng)的措施，比如堿洗噴淋，可以避免不銹鋼構(gòu)件的連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂。

一旦發(fā)生連多硫酸腐蝕，加之可能內(nèi)構(gòu)件在使用過(guò)程中出現(xiàn)的喘振、沖刷等極易引起不銹鋼內(nèi)構(gòu)件出現(xiàn)腐蝕疲勞（PC），幾方面的綜合作用，最終導(dǎo)致不銹鋼構(gòu)件變脆、發(fā)生沿晶腐蝕裂紋失效。

塔體外部的不銹鋼管線存在氯化物應(yīng)力腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)定期檢驗(yàn)并設(shè)警戒區(qū)。

四、結(jié)論

煙氣脫硫塔在使用的不到一年時(shí)間段內(nèi)發(fā)生典型的一系列腐蝕，主要表現(xiàn)為露點(diǎn)腐蝕和沖刷腐蝕為主，針對(duì)這兩種主要的腐蝕情況，通過(guò)分析判斷出其腐蝕機(jī)理并制定出相應(yīng)的防腐蝕對(duì)策，同時(shí)，也針對(duì)其內(nèi)部發(fā)生的腐蝕提出了檢修期間要有防止連多硫酸腐蝕日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，防止氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的警示。

通過(guò)采取應(yīng)對(duì)補(bǔ)救性的HH涂層防腐蝕措施，經(jīng)過(guò)一~三年的跟蹤檢查鑒定，采用HH涂層也即有機(jī)硅改性環(huán)氧酚醛漆酚涂料在該部位使用經(jīng)受住了高溫近200℃以及硫酸露點(diǎn)腐蝕的考驗(yàn)，可以說(shuō)該措施是得當(dāng)?shù)模行б种屏嗣摿蛩臒煔饴饵c(diǎn)腐蝕。