论船舶脱硫塔改装的防腐问题

李晓军

摘 要：船舶脱硫塔废气清洗系统的改装作为满足IMO限硫规定的主要方法之一，正在被越来越多的船舶所采用，而脱硫塔系统所产生的腐蚀性废水也成为了危害船舶安全的重要因素之一。本文通过对脱硫塔系统的腐蚀环境、脱硫塔防腐案例和施工对策措施等方面的阐述分析，进而对船厂在船舶脱硫塔改装中防腐的主要问题和应对进行了探讨。

关键词：船舶;脱硫塔;防腐;涂装

0 引言

随着进入2020年1月1日，国际海事组织IMO的全球海域船舶限硫规定正式生效，要求进入排放控制区的海船使用的船用燃油硫含量<0.5%，各成员国船级社注册的船舶现已在积极履行该决议。对于船舶业主和运营商而言，减少硫化物排放的可用有效方法目前有三种：一是使用低硫燃油，二是使用清洁能源代替燃料油，三是安装使用脱硫塔废气清洗系统（EGCS）。[1]据克拉克森研究公司预测，在2020年之前将有多达10%的船舶安装脱硫塔，这一数字还将在2020年底增至15%，其中全球约77%的脱硫装置改装都是由中国船厂完成。[2]

船用脱硫塔系统采用以碱性溶液进行实现脱硫的湿法脱硫，而湿法脱硫塔系统根据其工作原理主要分为三种类型：直接抽取海水（天然碱性溶液）并排放的开放式脱硫塔、使用海淡水综合循环水柜加投脱硫剂形式获得零排放能力的闭环式脱硫塔，以及将以上两种形式有机组合的混合式脱硫塔。开放式脱硫塔系统结构相对来说比较简单，更容易进行安装和改造，同时由于直接使用海水，又节省了碱性脱硫剂的费用，因此目前船舶脱硫塔的改装基本都是采用的这一形式。

通常，脱硫塔系统设备是由设备厂商整体生产，而船厂则负责将脱硫塔系统设备安装在船舶上。设备的防腐是由设备厂商通过材质替换、涂塑、涂漆等方式实现，在此不做深入讨论。本文主要针对船厂对于脱硫塔系统设备的安装过程中涉及到的腐蚀风险极高的排舷外管的制作和安装过程中的防腐问题进行重点讨论分析。

1 脱硫塔的腐蚀环境

开放式脱硫塔的主要工作过程为：海水通过供水系统被抽入到脱硫塔中并通过塔内的噴头喷出，与被收集到脱硫塔中的燃油燃烧产生的酸性烟气进行中和反应，脱硫后的烟气上行经气体监测系统后排入大气，而中和了硫化物的混合海水溶液下行经水质监测系统后通过海水排放系统流入大海。

纯海水的pH值通常在7.9～8.4范围内，具有天然的酸碱缓冲能力及吸收酸性气体的能力，其海水脱硫就是利用海水的这种特性达到烟气脱硫的目的。[3]这使得脱硫洗涤废水中包含有Cl-、SO3-、SO4-、NO2-、NO3-、PAHs（多环芳径）、悬浮颗粒物和其他重金属元素等等腐蚀因子。根据国际海事组织《船舶废气清洗系统导则》要求：在船舶静止状态时，排舷外管最远4m处的排放水流pH值不得超过6.5。以此要求数值为极限值，通常要求船舶脱硫塔系统排出的洗涤废水的pH值控制在约为4-6之间，为酸性腐蚀溶液。同时，由于脱硫系统内部存在加热工序，洗涤废水的温度通常比周围海水高10℃左右。因此，脱硫塔系统的内部环境是具有极高腐蚀性的。

2 脱硫塔腐蚀案例

自全球完成脱硫塔改装的船舶陆陆续续开始营运，不断有收到关于脱硫塔腐蚀的事故报告。日本NK船级社在2020年4月发给客户的一份技术报告中发出警告，称由于废气清洁系统某些焊接部件受到腐蚀出现了脱硫塔海水泄露事件，并且已经收到几份关于泄露的报告。[4]下面就一起2020年发生在我司台湾长怡轮上的开放式脱硫塔腐蚀事故为例，进行分析。

2.1 事故回顾

2020年3月，该轮在航运过程中，发现机舱脱硫器海水出口管接连机舱船壳的地方破洞1.5cm，导致海水渗入机舱，见图1。

经调查，2019年5-6月在中国某船厂进坞进行外板和脱硫塔安装项目。5月30日开始统一做外板第一度底漆。根据最初计划，脱硫口周围4m区域同外板一起施工，但由于脱硫口导流罩的电焊工作迟迟未能完成，导致脱硫口区域实际上只能分两块施工，把导流罩附近一圈留了下来。附件其他区域的油漆在6月2日已全部完工。见下图2。

而脱硫口导流罩在出坞前一天6月4日晚上21点移交涂装施工，然后于22点开始喷涂第一度玻璃鳞片底漆。6月5日早上6点修补第二度的连接漆，8点左右修补防污漆，11点左右开始放水出坞，15点左右该脱硫口区域浸水。

油漆配套如下表1：

2.2 原因分析

通过事故调查和现场情况的勘验，并结合相关油漆的性能要求，对该事故的主要原因分析如下：

2.2.1 油漆未充分干燥的条件下过早浸水，导致油漆固化不正常

本轮的脱硫口导流罩的涂装修补中，玻璃鳞片的实际浸水时间仅仅为17h左右，通常玻璃鳞片的最短浸水时间为2-5天（各家油漆公司产品略有不同），因此从时间上看是远远不够的，从而导致整体不正常固化并剥落。见图3。导流口处裸露的钢板受到高浓度的脱硫洗涤废水影响，先行逐步腐蚀并导致穿孔泄漏，见图4。

油漆施工完成后，涂层需要足够的时间进行干燥和反应固化。这是由于一方面油漆本身需要进行干燥来增加结合力强度，以免剥离脱落;另一方面，尤其对于双组分的底漆来说，油漆混合后需要较长时间进行化学反应来实现涂层的固化和性能的稳定。过早的浸水将会影响油漆的结合力和附着情况，也会影响油漆的固化反应过程，导致涂层无法正常固化、性能降低和涂层剥落，尤其是脱硫口导流罩处在酸性的强化学腐蚀性环境，极容易对油漆的性能产生化学影响。

2.2.2 导流罩盖板的焊接不良，导致了该区域的缝隙腐蚀

导流罩焊缝的反面为单边焊，这使得焊缝的一个面无法有效进行涂装，同时因缝隙腐蚀的强化作用，导致该处区域发生剧烈的钢板腐蚀作用。此外，由于焊缝自身和周围过热区域材质有所变化，以及残余应力，导致该区域更易受到腐蚀作用，尤其是焊接缺陷处。图5。

2.2.3 涂装施工问题

在本次项目中，涂装主管、油漆商以及船东都对表面处理、施工环境条件、膜厚状态等进行了检查，符合基本要求。综合以上，该事故的发生过程如下：脱硫口导流罩区域的油漆修補后，因固化干燥时间不足便泡水，使得油漆在后期固化过程中受到了海水以及脱硫洗涤水的影响，导致了油漆非正常固化，从而使得油漆自身性能和与钢板的结合力急剧降低。同时，在高温高腐蚀性洗涤水的冲刷下，使得导流罩出水口附近未干燥的油漆首先剥落，从而快速腐蚀此处的钢板，并且进一步通过涂层底部的缝隙将海水和洗涤水的混合液渗透到周围新修补油漆的底部，再结合海水的不断冲刷，导致了周围新修补油漆的大面积剥落。此外，导流罩焊缝的单边焊问题，同样使得该区域产生了严重的缝隙腐蚀和开裂，使得涂层产生破损断裂，进而同样影响周边涂层质量。

3 施工对策措施

由上面可知，针对高腐蚀风险的脱硫塔系统改装工程，相关船厂的管理和施工人员应当了解和掌握以下措施：①熟悉油漆配套和产品性能要求，包含表面处理等级要求、油漆膜厚、复涂间隔、最短浸水时间、粗糙度要求等，条件允许的情况下，优先考虑冲砂的表面处理方式;②根据油漆配套要求合理安排和控制生产计划周期，并且确保能有正常的施工和干燥时间;③尽可能确保脱硫系统区域油漆一次施工完成，避免额外多次修补;如油漆确实需要搭接修补，则搭接处应打坡口，各道修补涂层过渡平顺，以提高搭接处的油漆结合力;④油漆类型应该用得到广泛认可的耐酸类具有一定耐磨耐冲击的高强度重防腐油漆，比如高固含量玻璃鳞片，GRE，PE等;⑤改进设计和焊接要求，通过满焊来进行整体涂装，或者替换材质等方式来确保浸水区域的防腐能力和效果;⑥电焊施工时，注意保证电焊作业合规质量，提高焊缝质量和强度，避免焊缝及其缺陷处过早地发生腐蚀;⑦尽量减少不利于涂装的不平整和狭窄区域，如焊缝、锐边和角落等。针对此类区域，可增加1～2道预涂工序，以确保油漆完全覆盖和涂层厚度;⑧加强涂装作业的质量管理和控制，严格按照工艺要求进行施工并做好检查和修补，以确保涂装质量符合技术配套的要求;⑨由于油漆固化干燥时间受温度影响明显，如有必要，可通过加热升温的方式来加快油漆的干燥固化所需的时间。

4 结论

针对船舶的环保要求是社会发展的必然需求，而采用脱硫塔系统进行废气清洗仍将是最有效直接的方式手段。脱硫塔系统内高腐蚀的环境因素，对船舶的安全危害需要引起各方单位部门足够的重视。而作为建造施工方的船厂，更应当予以充分的重视并采取积极的对策，以减少或避免因此带来的经济和声誉损失。作为脱硫塔改装主力军的中国船厂，更要在脱硫塔工程的防腐问题上做好功课、下足功夫，通过管理和技术水平的成熟化和标准化，合理安排生产计划和进度，以确保质量控制的不断强化提升。

参考文献：

[1]董凡新.船舶脱硫塔分类及船上应用分析[J].中国水运， 2019（07）.

[2]上海崇明海事，中国船检.船用脱硫洗涤塔热点问题和对策[N].国际船舶海工网，2019-9-2.

[3]洛锦钊.海水法烟气脱硫排水水质的估算与分析[J].福建电力与电工，2006（02）.

[4] NK船级社.NK船级社警告：脱硫塔腐蚀会导致严重事故[N].龙的船人，2020-4-20.