螯合树脂塔腐蚀原因分析及应对措施

颜 鹏，任科恩

（宁波镇洋化工发展有限公司，浙江 宁波315204）

宁波镇洋化工发展有限公司是一家集氯碱、有机化工、新材料于一体的综合性化工企业，其氯碱系统先后建有一期、二期、搬迁项目、错峰项目等板块。其中一期盐水系统3 台螯合树脂塔T1160ABC于2006 年投用，本体材质为Q345R 内衬低钙镁橡胶，采用岩棉保温。因上封头N3 出口管漏料（盐水、碱、酸等），导致接管腐蚀减薄、衬胶层破损陆续修补过。在对3 台塔整体检查时发现上封头N3 出口管区域及N3 出口管侧筒体大面积腐蚀，其中C 塔S-1D、S-1E 处衬胶破损，视镜处腐蚀严重，拟做更新处理。针对内部衬胶无损坏但钢制部分腐蚀较严重的T1160AB 塔，经手工除锈打磨后测得剩余壁厚，复核其厚度及强度，再制定可靠的维修方案，以达到节约成本，确保设备安全稳定运行的目的。

1 树脂塔概况

1.1 树脂塔参数

设计压力0.7 MPa，设计温度70 ℃，饱和精盐水（ρ=1.18×103kg/m3），筒体厚度16 mm，上封头厚度20 mm，塔内径2 450 mm，无损检测比例20%，液位总高约5 000 mm，筒体、封头材质均为16MnR（Q345R），树脂塔简图见图1。

1.2 树脂塔腐蚀情况

T1160AB 塔上封头腐蚀区域以N3 接管为基点，向封头与筒体焊缝处辐射腐蚀，靠近N3 接管处剩余最薄壁厚5.2～6.5 mm，中段区域约为6.8～8.5mm，封头与筒体焊缝处区域为12～15 mm。整个筒体西侧全部腐蚀，面积约L3 400 mm×B1 800 mm，上部区域剩余厚度6.5～10.4 mm，中部区域8.7～1.2 mm，下部区域9.4～13.8 mm。

图1 树脂塔简图

2 腐蚀原因分析

为保证螯合树脂塔内饱和精盐水的温度（55±5）℃，温度过低盐水的溶解度降低使树脂的相对处理量降低，塔外部采用岩棉保温，镀锌铁皮加以覆盖，此种结构防水密封性能差。N3 接管处垫片老化导致盐水（有时候是酸洗、碱洗的溶液）渗漏渗入保温层，以及雨水渗入的长期积存，是造成树脂塔上封头N3接管区域及筒体侧腐蚀的主要原因。

根据T1160AB 腐蚀情况及手工除锈后检查结果来看，上封头及塔体腐蚀应是一个缓慢持续的过程，塔在剩余壁厚下工作状态也有相当长一段时间，虽然腐蚀减薄较多，但筒体及上封头在使用中（包括除锈后投用）未发生变形或断裂，说明满足使用要求。因此需对筒体及封头的厚度、强度进行校对，确保设备安全稳定运行。

3 筒体及上封头厚度、强度校核

3.1 筒体厚度、强度核算

（1）筒体厚度根据GB150.3-2011 第3.3 圆筒设计要求中设计温度下内压圆筒的计算厚度公式：

式中：PC—计算压力，MPa；

Di—圆筒内直径，mm；

[σ]t—设计温度下材料许用应力，MPa；

φ—焊接接头系数。

（2）根据GB 150.3-2011 第3.3 设计温度下圆筒最大允许工作压力的计算公式

式中：[PW]—最大允许工作压力，MPa。

δe 为实际测得的最小壁厚，代入算出最大允许工作压力[PW]=0.858 MPa，大于计算压力，符合要求。

3.2 蝶形封头厚度、强度核算

根据图纸标注，封头形式为DHB2450 蝶形封头（JB/T 4746-2002），上封头计算压力仅考虑设计压力即0.7 MPa。无损检测比例20%，焊接接头系数按GB150.1-2011 第4 节4.5.2 选用φ=0.85。设计温度下（70 ℃）的材料许用应力根据GB 150.2-2011 表2碳素钢和低合金钢板许用应力中Q345R（16～36 mm，≤20～100 ℃，185 MPa）选185 MPa。其计算厚度根据GB 150.3-2011 第5.4.2 设计温度下内压蝶形封头的计算厚度公式：

式中：δh—封头计算厚度，mm；

PC—计算压力，MPa；

Ri—蝶形封头球面部分的内半径，mm；

r—蝶形封头过渡区转角处的内半径，mm；

[σ]t—设计温度下材料许用应力，MPa；

φ—焊接接头系数；

Di—圆筒内直径，mm。

根据查标准JB/T 4746-2002《钢制压力容器用封头》DHB2450 封头DN=2 400 mm，按表1 蝶形封头形式参数关系：

根据GB150.3-2011 第5.4.2 受内压蝶形封头最大允许工作压力计算公式

式中：[PW]—最大允许工作压力，MPa；

δeh—此处为实测最小壁厚，mm；

[σ]t—此处以测得的最小壁厚查得，MPa。

δeh为测得最小壁厚5.2 mm，[σ]t以实测最小壁厚查钢板许用应力GB 150.2-2011 表2 碳素钢和低合金钢板许用应力中Q345R（3～16 mm，≤20～100 ℃，189 MPa）为189 MPa（设计温度70 ℃），因此代入式中得出[PW]≈0.45 MPa，小于计算压力0.7 MPa，不符合要求。

4 维修方案

（1）塔内注满纯水，将需贴补焊接的上封头区域打磨清除干净，贴补采用6 mm 厚Q345R 钢板，按上封头（剩余壁厚小于8.24 mm 的区域）加工成型，然后分割成若干块，两两相焊的邻边打磨倒V 型坡口，采用对接焊，焊接电流不宜过大，防止烧坏内部衬胶；

（2）排纯水至分布器以下，打开上封头人孔入内检查被贴补的衬里层（4 mm 厚低钙镁橡胶）是否有损坏，采用电火花检测仪检测，因衬胶层使用多年，建议扫描电压控制在6 000 V 左右，以产生电火花或报警判定是否合格。如合格，封闭人孔，打磨贴补处焊渣焊瘤及钢板表面除锈，除锈等级不低于St2，然后涂刷防腐涂料备用；

（3）如贴补处内部衬胶烧坏，割除破损胶皮，打磨切口不大于30°，露出的钢材基体打磨除锈，要求达到St3 级。贴补的自硫化低钙镁胶（4 mm）及金属基体涂刷粘结剂，待晾干不粘手后贴补，用压辊反复压实，然后再覆盖一层自硫化低钙镁胶（4 mm），要求全部包覆修补处，以保证修补的可靠性；

（4）最后进行电火花检测，检测电压3 000 V/mm，以不产生电火花报警为合格。

5 结语

由于以往在使用中树脂塔外壳全部采用岩棉保温，保温层防水密封性查，如有物料泄漏及雨水渗入堆积，容易造成塔体局部腐蚀，现全部拆除。鉴于一期树脂塔出现的状况，需着手检查二期离子交换树脂塔外观使用情况。另外由于塔体减薄较多，虽然核算后符合要求，但需加强监管力度，定期检查筒体外观、壁厚等，确保设备安全稳定运行。