李曉軍

摘 要：船舶脫硫塔廢氣清洗系統(tǒng)的改裝作為滿足IMO限硫規(guī)定的主要方法之一，正在被越來越多的船舶所采用，而脫硫塔系統(tǒng)所產(chǎn)生的腐蝕性廢水也成為了危害船舶安全的重要因素之一。本文通過對(duì)脫硫塔系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境、脫硫塔防腐案例和施工對(duì)策措施等方面的闡述分析，進(jìn)而對(duì)船廠在船舶脫硫塔改裝中防腐的主要問題和應(yīng)對(duì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：船舶;脫硫塔;防腐;涂裝

0 引言

隨著進(jìn)入2020年1月1日，國(guó)際海事組織IMO的全球海域船舶限硫規(guī)定正式生效，要求進(jìn)入排放控制區(qū)的海船使用的船用燃油硫含量<0.5%，各成員國(guó)船級(jí)社注冊(cè)的船舶現(xiàn)已在積極履行該決議。對(duì)于船舶業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商而言，減少硫化物排放的可用有效方法目前有三種：一是使用低硫燃油，二是使用清潔能源代替燃料油，三是安裝使用脫硫塔廢氣清洗系統(tǒng)（EGCS）。[1]據(jù)克拉克森研究公司預(yù)測(cè)，在2020年之前將有多達(dá)10%的船舶安裝脫硫塔，這一數(shù)字還將在2020年底增至15%，其中全球約77%的脫硫裝置改裝都是由中國(guó)船廠完成。[2]

船用脫硫塔系統(tǒng)采用以堿性溶液進(jìn)行實(shí)現(xiàn)脫硫的濕法脫硫，而濕法脫硫塔系統(tǒng)根據(jù)其工作原理主要分為三種類型：直接抽取海水（天然堿性溶液）并排放的開放式脫硫塔、使用海淡水綜合循環(huán)水柜加投脫硫劑形式獲得零排放能力的閉環(huán)式脫硫塔，以及將以上兩種形式有機(jī)組合的混合式脫硫塔。開放式脫硫塔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，更容易進(jìn)行安裝和改造，同時(shí)由于直接使用海水，又節(jié)省了堿性脫硫劑的費(fèi)用，因此目前船舶脫硫塔的改裝基本都是采用的這一形式。

通常，脫硫塔系統(tǒng)設(shè)備是由設(shè)備廠商整體生產(chǎn)，而船廠則負(fù)責(zé)將脫硫塔系統(tǒng)設(shè)備安裝在船舶上。設(shè)備的防腐是由設(shè)備廠商通過材質(zhì)替換、涂塑、涂漆等方式實(shí)現(xiàn)，在此不做深入討論。本文主要針對(duì)船廠對(duì)于脫硫塔系統(tǒng)設(shè)備的安裝過程中涉及到的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)極高的排舷外管的制作和安裝過程中的防腐問題進(jìn)行重點(diǎn)討論分析。

1 脫硫塔的腐蝕環(huán)境

開放式脫硫塔的主要工作過程為：海水通過供水系統(tǒng)被抽入到脫硫塔中并通過塔內(nèi)的噴頭噴出，與被收集到脫硫塔中的燃油燃燒產(chǎn)生的酸性煙氣進(jìn)行中和反應(yīng)，脫硫后的煙氣上行經(jīng)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后排入大氣，而中和了硫化物的混合海水溶液下行經(jīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后通過海水排放系統(tǒng)流入大海。

純海水的pH值通常在7.9～8.4范圍內(nèi)，具有天然的酸堿緩沖能力及吸收酸性氣體的能力，其海水脫硫就是利用海水的這種特性達(dá)到煙氣脫硫的目的。[3]這使得脫硫洗滌廢水中包含有Cl-、SO3-、SO4-、NO2-、NO3-、PAHs（多環(huán)芳徑）、懸浮顆粒物和其他重金屬元素等等腐蝕因子。根據(jù)國(guó)際海事組織《船舶廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則》要求：在船舶靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，排舷外管最遠(yuǎn)4m處的排放水流pH值不得超過6.5。以此要求數(shù)值為極限值，通常要求船舶脫硫塔系統(tǒng)排出的洗滌廢水的pH值控制在約為4-6之間，為酸性腐蝕溶液。同時(shí)，由于脫硫系統(tǒng)內(nèi)部存在加熱工序，洗滌廢水的溫度通常比周圍海水高10℃左右。因此，脫硫塔系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境是具有極高腐蝕性的。

2 脫硫塔腐蝕案例

自全球完成脫硫塔改裝的船舶陸陸續(xù)續(xù)開始營(yíng)運(yùn)，不斷有收到關(guān)于脫硫塔腐蝕的事故報(bào)告。日本NK船級(jí)社在2020年4月發(fā)給客戶的一份技術(shù)報(bào)告中發(fā)出警告，稱由于廢氣清潔系統(tǒng)某些焊接部件受到腐蝕出現(xiàn)了脫硫塔海水泄露事件，并且已經(jīng)收到幾份關(guān)于泄露的報(bào)告。[4]下面就一起2020年發(fā)生在我司臺(tái)灣長(zhǎng)怡輪上的開放式脫硫塔腐蝕事故為例，進(jìn)行分析。

2.1 事故回顧

2020年3月，該輪在航運(yùn)過程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)艙脫硫器海水出口管接連機(jī)艙船殼的地方破洞1.5cm，導(dǎo)致海水滲入機(jī)艙，見圖1。

經(jīng)調(diào)查，2019年5-6月在中國(guó)某船廠進(jìn)塢進(jìn)行外板和脫硫塔安裝項(xiàng)目。5月30日開始統(tǒng)一做外板第一度底漆。根據(jù)最初計(jì)劃，脫硫口周圍4m區(qū)域同外板一起施工，但由于脫硫口導(dǎo)流罩的電焊工作遲遲未能完成，導(dǎo)致脫硫口區(qū)域?qū)嶋H上只能分兩塊施工，把導(dǎo)流罩附近一圈留了下來。附件其他區(qū)域的油漆在6月2日已全部完工。見下圖2。

而脫硫口導(dǎo)流罩在出塢前一天6月4日晚上21點(diǎn)移交涂裝施工，然后于22點(diǎn)開始噴涂第一度玻璃鱗片底漆。6月5日早上6點(diǎn)修補(bǔ)第二度的連接漆，8點(diǎn)左右修補(bǔ)防污漆，11點(diǎn)左右開始放水出塢，15點(diǎn)左右該脫硫口區(qū)域浸水。

油漆配套如下表1：

2.2 原因分析

通過事故調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)情況的勘驗(yàn)，并結(jié)合相關(guān)油漆的性能要求，對(duì)該事故的主要原因分析如下：

2.2.1 油漆未充分干燥的條件下過早浸水，導(dǎo)致油漆固化不正常

本輪的脫硫口導(dǎo)流罩的涂裝修補(bǔ)中，玻璃鱗片的實(shí)際浸水時(shí)間僅僅為17h左右，通常玻璃鱗片的最短浸水時(shí)間為2-5天（各家油漆公司產(chǎn)品略有不同），因此從時(shí)間上看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，從而導(dǎo)致整體不正常固化并剝落。見圖3。導(dǎo)流口處裸露的鋼板受到高濃度的脫硫洗滌廢水影響，先行逐步腐蝕并導(dǎo)致穿孔泄漏，見圖4。

油漆施工完成后，涂層需要足夠的時(shí)間進(jìn)行干燥和反應(yīng)固化。這是由于一方面油漆本身需要進(jìn)行干燥來增加結(jié)合力強(qiáng)度，以免剝離脫落;另一方面，尤其對(duì)于雙組分的底漆來說，油漆混合后需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)涂層的固化和性能的穩(wěn)定。過早的浸水將會(huì)影響油漆的結(jié)合力和附著情況，也會(huì)影響油漆的固化反應(yīng)過程，導(dǎo)致涂層無法正常固化、性能降低和涂層剝落，尤其是脫硫口導(dǎo)流罩處在酸性的強(qiáng)化學(xué)腐蝕性環(huán)境，極容易對(duì)油漆的性能產(chǎn)生化學(xué)影響。

2.2.2 導(dǎo)流罩蓋板的焊接不良，導(dǎo)致了該區(qū)域的縫隙腐蝕

導(dǎo)流罩焊縫的反面為單邊焊，這使得焊縫的一個(gè)面無法有效進(jìn)行涂裝，同時(shí)因縫隙腐蝕的強(qiáng)化作用，導(dǎo)致該處區(qū)域發(fā)生劇烈的鋼板腐蝕作用。此外，由于焊縫自身和周圍過熱區(qū)域材質(zhì)有所變化，以及殘余應(yīng)力，導(dǎo)致該區(qū)域更易受到腐蝕作用，尤其是焊接缺陷處。圖5。

2.2.3 涂裝施工問題

在本次項(xiàng)目中，涂裝主管、油漆商以及船東都對(duì)表面處理、施工環(huán)境條件、膜厚狀態(tài)等進(jìn)行了檢查，符合基本要求。綜合以上，該事故的發(fā)生過程如下：脫硫口導(dǎo)流罩區(qū)域的油漆修補(bǔ)后，因固化干燥時(shí)間不足便泡水，使得油漆在后期固化過程中受到了海水以及脫硫洗滌水的影響，導(dǎo)致了油漆非正常固化，從而使得油漆自身性能和與鋼板的結(jié)合力急劇降低。同時(shí)，在高溫高腐蝕性洗滌水的沖刷下，使得導(dǎo)流罩出水口附近未干燥的油漆首先剝落，從而快速腐蝕此處的鋼板，并且進(jìn)一步通過涂層底部的縫隙將海水和洗滌水的混合液滲透到周圍新修補(bǔ)油漆的底部，再結(jié)合海水的不斷沖刷，導(dǎo)致了周圍新修補(bǔ)油漆的大面積剝落。此外，導(dǎo)流罩焊縫的單邊焊問題，同樣使得該區(qū)域產(chǎn)生了嚴(yán)重的縫隙腐蝕和開裂，使得涂層產(chǎn)生破損斷裂，進(jìn)而同樣影響周邊涂層質(zhì)量。

3 施工對(duì)策措施

由上面可知，針對(duì)高腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的脫硫塔系統(tǒng)改裝工程，相關(guān)船廠的管理和施工人員應(yīng)當(dāng)了解和掌握以下措施：①熟悉油漆配套和產(chǎn)品性能要求，包含表面處理等級(jí)要求、油漆膜厚、復(fù)涂間隔、最短浸水時(shí)間、粗糙度要求等，條件允許的情況下，優(yōu)先考慮沖砂的表面處理方式;②根據(jù)油漆配套要求合理安排和控制生產(chǎn)計(jì)劃周期，并且確保能有正常的施工和干燥時(shí)間;③盡可能確保脫硫系統(tǒng)區(qū)域油漆一次施工完成，避免額外多次修補(bǔ);如油漆確實(shí)需要搭接修補(bǔ)，則搭接處應(yīng)打坡口，各道修補(bǔ)涂層過渡平順，以提高搭接處的油漆結(jié)合力;④油漆類型應(yīng)該用得到廣泛認(rèn)可的耐酸類具有一定耐磨耐沖擊的高強(qiáng)度重防腐油漆，比如高固含量玻璃鱗片，GRE，PE等;⑤改進(jìn)設(shè)計(jì)和焊接要求，通過滿焊來進(jìn)行整體涂裝，或者替換材質(zhì)等方式來確保浸水區(qū)域的防腐能力和效果;⑥電焊施工時(shí)，注意保證電焊作業(yè)合規(guī)質(zhì)量，提高焊縫質(zhì)量和強(qiáng)度，避免焊縫及其缺陷處過早地發(fā)生腐蝕;⑦盡量減少不利于涂裝的不平整和狹窄區(qū)域，如焊縫、銳邊和角落等。針對(duì)此類區(qū)域，可增加1～2道預(yù)涂工序，以確保油漆完全覆蓋和涂層厚度;⑧加強(qiáng)涂裝作業(yè)的質(zhì)量管理和控制，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行施工并做好檢查和修補(bǔ)，以確保涂裝質(zhì)量符合技術(shù)配套的要求;⑨由于油漆固化干燥時(shí)間受溫度影響明顯，如有必要，可通過加熱升溫的方式來加快油漆的干燥固化所需的時(shí)間。

4 結(jié)論

針對(duì)船舶的環(huán)保要求是社會(huì)發(fā)展的必然需求，而采用脫硫塔系統(tǒng)進(jìn)行廢氣清洗仍將是最有效直接的方式手段。脫硫塔系統(tǒng)內(nèi)高腐蝕的環(huán)境因素，對(duì)船舶的安全危害需要引起各方單位部門足夠的重視。而作為建造施工方的船廠，更應(yīng)當(dāng)予以充分的重視并采取積極的對(duì)策，以減少或避免因此帶來的經(jīng)濟(jì)和聲譽(yù)損失。作為脫硫塔改裝主力軍的中國(guó)船廠，更要在脫硫塔工程的防腐問題上做好功課、下足功夫，通過管理和技術(shù)水平的成熟化和標(biāo)準(zhǔn)化，合理安排生產(chǎn)計(jì)劃和進(jìn)度，以確保質(zhì)量控制的不斷強(qiáng)化提升。

參考文獻(xiàn)：

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[2]上海崇明海事，中國(guó)船檢.船用脫硫洗滌塔熱點(diǎn)問題和對(duì)策[N].國(guó)際船舶海工網(wǎng)，2019-9-2.

[3]洛錦釗.海水法煙氣脫硫排水水質(zhì)的估算與分析[J].福建電力與電工，2006（02）.

[4] NK船級(jí)社.NK船級(jí)社警告：脫硫塔腐蝕會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故[N].龍的船人，2020-4-20.