煙氣脫硫脫硝吸收塔筒體泄漏分析及處理措施

陳俊芳,蘇同君

(中國石油化工股份有限公司石家莊煉化分公司，河北 石家莊 050099)

某公司2.2 Mt/a流化催化裂化裝置配套建設的煙氣脫硫脫硝裝置主要包括電除塵系統(tǒng)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)和化肥制備系統(tǒng)等。裝置采用濕式氨法煙氣脫硫工藝，其工藝流程為：煙氣經電除塵器除塵、煙道噴水降溫后進入煙氣脫硫脫硝吸收塔；在吸收塔內，漿液中的氨水與煙氣中的SOx和NOx反應生成(NH4)2SO4和NH4NO3鹽液；在化肥制備單元，鹽液經蒸發(fā)結晶、增稠、離心分離和干燥后得到(NH4)2SO4和NH4NO3的混合化肥。

吸收塔內介質環(huán)境惡劣，在噴淋液與煙氣逆流接觸的塔壁和內件等部位容易發(fā)生腐蝕泄漏[1-2]。吸收塔塔體原材質為Q345R+316L復合鋼板，2015年1月吸收塔隨裝置開工投入使用。2016年4月，塔體發(fā)生多處穿孔泄漏，采用貼板補焊的方法對其進行處理。2017年，對吸收塔進行改造，將中段筒體及內件改為Q345R材質，并采用環(huán)氧涂層進行防腐。2018年3月，中段筒體及內件發(fā)生嚴重穿孔泄漏，采用貼板補焊并噴涂環(huán)氧涂層的方式對其進行防腐。2019年5月至6月，吸收塔筒體又多次出現穿孔泄漏，采取外壁粘接鋼板補強的方式對其進行處理。

1 吸收塔筒體腐蝕機理

1.2 Cl-導致的腐蝕

對吸收塔內部進行補水和沖洗操作時，會將Cl-帶入系統(tǒng)，由于水是循環(huán)利用的，導致Cl-在系統(tǒng)內部不斷累積，其濃度不斷提高，加速金屬腐蝕。

1.3 沖刷腐蝕

在塔內氣液兩相交匯處，由于氣液兩相分布不均勻產生湍流，對塔壁及內件造成沖刷腐蝕[3]。

2 第一次泄漏原因分析及處理

2.1 泄漏情況及原因分析

2016年4月塔體出現兩處泄漏點，均位于塔底液面附近，即在氣液兩相交匯區(qū)域。停工后檢查發(fā)現塔內壁存在大量腐蝕穿孔點，其形貌見圖1。在塔壁泄漏處的復合鋼板上切割取樣進行檢測，其分析結果見表1。從表1可以看出：復合鋼板堆焊層中Ni質量分數為5.05%，遠低于316L材料標準值；過渡層中Cr質量分數為 13.91%,Ni質量分數為7.72%,Mo質量分數為1.71%，遠低于A042材料標準值。

表1 復合鋼板材質分析檢測結果 w,%

圖1 塔壁腐蝕穿孔形貌

調查分析發(fā)現，Q345R+316L復合鋼板制造時采用爆炸復合的工藝，發(fā)生腐蝕穿孔的部位均位于起爆點缺陷處，制造廠曾對這些起爆點缺陷部位進行堆焊修補。在缺陷部位堆焊層中Cr和Mo含量接近標準值下限，而Ni含量遠低于標準值，嚴重影響材料的耐蝕性能；在過渡層中，與標準要求的含量相比，Cr，Ni和Mo等耐蝕元素的含量普遍偏低，造成該區(qū)域耐蝕性能下降，加速了堆焊區(qū)域的腐蝕。

2.2 缺陷處理情況

(1)對于兩處已切割做分析的塔壁板部位，用厚度為23 mm的316L鋼板加工成與切除部位大小一致的塔壁板，與塔體進行對接焊。

(2)對于塔壁腐蝕穿孔的部位，根據缺陷部位的不同情況，分別進行處理，處理情況見圖2。

圖2 塔壁缺陷部位處理情況

當復層漏點面積小于基層腐蝕面積時，先對基層腐蝕部位進行清理直至復層露出;然后對復層漏點進行清理并留出坡口；再采用氬弧焊對復層進行焊接。焊接時選用316L焊材，焊接后進行滲透檢測，基層焊接選用A042焊材，采用多層多道焊接方法進行焊接，使焊材填滿焊縫，等焊縫降溫后消除應力，并將焊縫磨光后進行滲透檢測，以保證焊接質量。

當復層與基層的漏點大小相等時，先對基層腐蝕部位進行清理直至復層露出;再對復層漏點部位進行打磨，并預留坡口；然后用厚度為 8 mm 的316L鋼板堵塞孔洞，保證其表面與復層齊平或略高于復層。采用氬弧焊進行焊接，焊接后進行滲透檢測，檢測合格之后方可進行后續(xù)堵漏操作。

(3)對于復層腐蝕輕微，未影響到基層的塔壁部位，采用厚度為6 mm的316L鋼板進行貼焊。貼焊時在原缺陷堆焊層的邊界上向外擴展100 mm，貼焊鋼板弧度應與塔體弧度保持一致，塔壁貼焊情況見圖3。

圖3 塔壁貼焊情況

(4)對于吸收塔入口水平煙道與塔體連接處焊縫下端出現腐蝕減薄的部位，在復層表面新增NS142鎳基合金板進行貼焊，其貼焊情況見圖4。

圖4 煙道與塔體連接處貼焊情況

3 第二次泄漏原因分析及處理

3.1 泄漏情況及原因分析

2017年裝置檢修期間，對吸收塔進行改造，將中段筒體材質更換為Q345R材質，在筒體內壁和支撐梁等部位采用環(huán)氧涂層進行防腐。2018年3月19日，檢查發(fā)現吸收塔中段筒體存在漏點,濃縮段塔壁腐蝕減薄，吸收段受液盤腐蝕穿孔，其形貌見圖5。發(fā)生穿孔泄漏和腐蝕減薄的部位均位于塔內噴淋液與煙氣逆流接觸區(qū)域，分析認為：在氣液兩相逆流接觸部位，防腐涂層因沖刷腐蝕而發(fā)生破壞，最終導致腐蝕泄漏；另外，由于塔內件較多、結構復雜，且塔內操作空間較小，因而防腐涂層施工不便，容易在涂層表面產生較多的微小缺陷,腐蝕性離子在涂層缺陷區(qū)域富集，最終導致涂層失效。

圖5 吸收段受液盤腐蝕穿孔

3.2 缺陷處理情況

(1)對于塔壁存在腐蝕缺陷的部位，將其打磨干凈直至露出本體，并采用厚度為6 mm的316L鋼板進行貼焊。貼焊時在缺陷部位的邊界上向外擴展100 mm，貼焊鋼板弧度應與塔體弧度保持一致。貼焊后經滲透檢測合格方可重新噴涂防腐涂層。塔壁貼焊情況見圖6。

圖6 塔壁貼焊情況

(2)對于受液盤發(fā)生大面積腐蝕脫落的部位，將缺陷部位鋼板割除,并對該部位進行打磨，然后采用厚度為6 mm的316L鋼板封堵孔洞，采用氬弧焊進行焊接，焊接后經滲透檢測合格方可重新噴涂防腐涂層。受液盤缺陷處理情況見圖7。

圖7 受液盤缺陷處理情況

4 第三次泄漏原因分析及處理

4.1 泄漏情況及原因分析

2019年5月至6月，在吸收塔中段筒體部位先后出現4個漏點(見圖8)，漏點位置均處于濃縮段噴淋液與煙氣逆流接觸區(qū)域，分析認為：在氣液兩相逆流接觸部位，防腐涂層因遭受高流速介質的沖刷而發(fā)生破壞，最終導致腐蝕泄漏。

圖8 筒體漏點

4.2 缺陷處理情況

先對筒體漏點進行帶壓堵漏處理，再對漏點邊緣進行測厚排查，發(fā)現漏點周圍區(qū)域存在局部減薄，減薄區(qū)域最薄處壁厚為5.7 mm。為避免吸收塔失穩(wěn)，采用粘貼鋼板的方式對筒體漏點部位進行補強，補強情況見圖9。

圖9 筒體粘貼鋼板補強情況

4.3 脈沖渦流檢測

2020年3月，對吸收塔中段筒體部位進行脈沖渦流檢測，檢測結果見圖10。

圖10 脈沖渦流檢測結果

從圖10可以看出，筒體壁板存在明顯減薄區(qū)域。結合超聲測厚檢測結果發(fā)現：人孔上部存在兩處明顯減薄區(qū)域，其中一處減薄區(qū)域面積約為150 mm×250 mm，位于人孔上方100 mm處，其最小壁厚為9.67 mm；另一處減薄區(qū)域面積約為100 mm×150 mm，位于人孔上方400 mm處，其最小壁厚為18.80 mm。采用粘貼鋼板的方法對這兩處減薄區(qū)域也進行了補強。

5 結 語

在流化催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)中，吸收塔內部工作環(huán)境十分復雜，在塔內氣液兩相交匯處容易發(fā)生腐蝕泄漏。在煙氣脫硫脫硝吸收塔的防腐蝕過程中，要通過有效的檢測手段及時掌握設備運行狀態(tài)，及早發(fā)現腐蝕問題；要積累維修經驗，采取快捷穩(wěn)妥的維修方法做好設備預防性維修；要從設計、選材和施工等各方面進行考慮，并采取相應的防護措施，改善設備防腐狀況，保障裝置長周期穩(wěn)定運行。