烟气脱硫塔使用中暴露出的腐蚀问题及治理措施
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一、概述
某石化公司催化裂化装置烟气脱硫塔为金属烟气脱硫装置，总高约50米，直径7.5米，整体材质为16Mn+复合板，下部10米为316L不锈钢，上部其余半部为304L不锈钢复合板，复合板厚度为3mm。塔内正常工作温度为50～70℃，一般情况下可达200℃以上。塔内催化烟气的主要腐蚀介质为：SO2、NxOy、SO3、Cl-、H2O、O2。其中SO2为主要腐蚀介质，SO2含量在1800～范围内。
烟气脱硫塔投入使用不到一年，塔内壁即发现大面积溃疡、凹坑、麻点，大修时对凹坑、麻点及溃疡进行了焊接修复。后来装置巡检人员发现塔终端有腐蚀、穿孔现象，公司立即切断脱硫塔进料，进行隔离，拆开检查后发现塔壁有3处贯穿性腐蚀段及孔洞。因腐蚀严重，停塔检修，发现塔壁腐蚀穿孔，沿挡水板与塔壁焊缝出现0.5m长腐蚀槽，挡水板局部脱落。 此外，烟气挡板支撑梁与塔壁焊缝处腐蚀严重，急冷区3个喷嘴磨损严重，吸收区喷嘴完好，烟囱人孔及烟囱段腐蚀严重且珠分离器弯头出口上部有2处穿孔。综合分析可知，烟气脱硫塔内腐蚀呈现以下腐蚀特征：jφ200mm直径304L下降管弯头大部分出现溃疡腐蚀特征；k珠分离器排水管45°弯头焊缝腐蚀严重，检查点固定部位、下降管及“U”型卡件部位电偶腐蚀特征明显； l 304L不锈钢衬板呈现出较为明显的黄锈色，而316L板表面仍呈现不锈钢的灰白色体色，且304L与316L焊缝处腐蚀严重，存在缺陷。
2.腐蚀机理简析
01露点腐蚀
从工艺操作情况和烟气成分分析可以看出，进入烟气脱硫塔的烟气中含有大量的SOx、水蒸气等物质。
在高温烟气中，SO3对金属无腐蚀作用，但当烟气温度降至400℃以下时，SO3会与水蒸气结合生成硫酸蒸气，反应式如下：
SO3↑＋H2O↑ → H2SO4↑
当烟气温度继续下降时，硫酸蒸气在低温金属表面凝结就会产生低温硫酸腐蚀。同时，凝结在低温金属表面的硫酸液体还会粘附在烟气中的粉尘上形成难以清除的水垢，不仅使烟气通道不畅甚至堵塞，而且随着金属表面水垢的逐渐增厚，将SO2转化为SO3所需的催化剂不断加强，生成的SO3量逐渐增多。SO2与水蒸气结合生成亚硫酸气，这种气体的露点温度较低，一般不可能在炉内凝结，对金属无害。因此硫酸露点腐蚀过程中最重要的因素是SO3的生成，腐蚀的程度取决于生成的SO3的量。
烟气露点温度与烟气成分有关，烟气中水蒸气含量与通入蒸汽量密切相关。有研究报告分析指出，当烟气中水蒸气含量从10%增加到18%时，烟气露点升高15F°（8℃）。工艺操作过程中，大量水蒸气通入，造成部分冷凝液粘附、沉积在脱硫塔内壁表面。加之烟气中大量CO2和氧原子的存在，促进了烟气冷凝液的腐蚀，导致C1801烟气脱硫塔在短短一个月内发生严重的电化学腐蚀和化学腐蚀，主要是低温硫酸露点腐蚀。
02电偶腐蚀
304L不锈钢产生了明显的均匀腐蚀，而316L不锈钢没有任何点蚀或孔蚀的出现。从外观上不难判断，在烟气脱硫塔内部腐蚀环境中，316L不锈钢的耐腐蚀性能明显优于304L不锈钢，而且差别很大。需要说明的是，由于某些原因，塔底三层以下的不锈钢衬板本应全部为316L不锈钢，由于拼接爆炸复合时混合使用，导致塔底三层以下的316L板中混杂了三块304L板，在316L没有产生任何腐蚀的情况下，一眼就能看出304L整体的黄色腐蚀，在三层以上分布着两块316L复合板。 同样，在304L生锈的背景下，未产生腐蚀的灰白色316L衬板也显得尤为突出，我们知道316L与304的标准电极电位差在250mV以上，不难分析出脱硫塔内316L与304L混合分布产生了电偶腐蚀。
03流体冲刷腐蚀
烟气脱硫塔使用的中和剂是氢氧化镁，为了降低成本，没有采用氢氧化钠作为中和剂。氢氧化镁为无色六方晶体或白色粉末，难溶于水，溶于稀酸和铵盐溶液。因此，大量未溶解的氢氧化镁颗粒通过喷嘴喷出，溅到塔壁和部分降液管及珠分离器表面，造成明显的流体冲蚀腐蚀。另外，氢氧化镁中含有的少量二氧化硅杂质和烟气中分布的少量催化剂颗粒也加速了塔内流体的冲蚀腐蚀。现场检查发现塔壁和部分管道表面分布有大量具有一定方向性的沟槽，证实了这一点。
耐腐蚀性能优于304L的原因分析
我们知道304L（）和316L（）都是奥氏体不锈钢，其主要区别在于316L不锈钢相对于304L不锈钢增加了镍含量，并添加了钼。镍是奥氏体不锈钢的主要奥氏体形成元素，镍的增加赋予钢良好的塑性和低温韧性，以及优良的冷热加工性能和焊接性能，提高其抗高温氧化性能。钼是钢中铁素体形成元素，钼还可以提高奥氏体不锈钢的高温强度，随着钼的加入及质量分数的提高，其抗还原酸、点蚀、缝隙腐蚀性能增强，体现在T1801塔中316L衬板的耐腐蚀性能明显优于304L衬板。
3、脱硫塔防腐处理技术措施及效果
通过分析比较，我们采用HH烟气脱硫防露点腐蚀专用防腐涂料-有机硅改性环氧酚漆酚涂料，用300目硅碳粉作填料配制胶水涂抹在溃疡、凹坑处，抹平，待表面干燥后，再涂刷300μm HH烟气脱硫塔防露点腐蚀专用防腐涂料。北方正值冬季，脱硫塔内防腐施工时，在烟气脱硫塔内铺设加热蒸汽带，HH涂层固化期间通过蒸汽带蒸汽盘管将塔内温度升至50℃，维持20小时，尽量使涂层和胶水充分固化。 使用过程中发现，喷嘴底部11层板，初步判断在316L与304L板接缝处有腐蚀泄漏，判断与冲刷腐蚀有关。经了解，氢氧化镁碱洗过程中悬浮物含量为2000-，塔底悬浮物对冲刷腐蚀影响较大。采用HH涂料对破损部位进行修复。经过1至3年的连续跟踪检查鉴定，该部位采用的HH涂料又称有机硅改性环氧酚醛漆酚涂料经受住了近200℃高温和硫酸露点腐蚀的考验。可以说，这个措施是恰当的，有效抑制了脱硫塔烟气露点腐蚀。
据预测，在烟气脱硫塔启停期间，塔内喷嘴、下降管等不锈钢部件在CO2、SO2、SO3、H2O及空气存在下与烟气接触，极易生成连多硫酸，从而诱发连多硫酸（PTA）腐蚀。如果在烟气脱硫塔启停期间采取适当的措施，如碱洗、喷淋等，可以避免不锈钢部件发生连多硫酸应力腐蚀开裂。
一旦发生连多硫酸腐蚀，再加上使用过程中内部构件可能受到的涌流、冲刷，极易造成不锈钢内部构件的腐蚀疲劳（PC），几方面的综合作用最终导致不锈钢构件因晶间腐蚀裂纹而变脆、失效。
塔体外的不锈钢管道存在氯化物应力腐蚀的风险，应定期检查并设立警戒区域。
四、结论
烟气脱硫塔在使用不到一年的时间里发生了一系列典型的腐蚀现象，主要是露点腐蚀和冲蚀腐蚀。针对这两种主要的腐蚀情况，通过分析确定了腐蚀机理并制定了相应的防腐对策。同时也提出了在检修时防止连多硫酸腐蚀、在日常生产运行中防止氯化物应力腐蚀开裂等措施。
通过采取补救性的HH涂层防腐措施，并经过一至三年的跟踪检查鉴定，该区域采用的HH涂层（又称有机硅改性环氧酚醛漆酚醛涂层）经受住了近200℃高温和硫酸露点腐蚀的考验，可以说该措施是恰当的，有效抑制了脱硫塔烟气露点腐蚀。