有关石灰石－石膏湿法脱硫系统中腐蚀的分析摘 要　湿法烟气脱硫装置因其处理的烟气量大、脱硫效率高、运行周期长、成本适中，已成为国内外火电厂烟气脱硫的主导装置。
但该装置腐蚀环境苛刻、防腐蚀工程量大、装置腐蚀维修困难。这篇文章关键词　石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置；腐蚀；玻璃鳞片树脂；磨损；橡胶衬里一、烟气脱硫中常用的防腐材料在脱硫系统的防腐中，选用合适的材料是一个重要的问题。
工程造价和材料的耐磨性常成为一对矛盾。发达国家在烟气脱硫系统中常采用价格高昂的镍基合金。寻找经济耐用的材料是一个国际性问题。烟气脱硫系统的防腐重点是烟道和脱硫塔，已采用过的耐腐蚀材料有：镍基合金：镍基合金是以镍为主与Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的连续固溶体合金，其中以蒙耐而合金和哈氏合金为代表。比较典型的有Nicrofer 5923hMo—59合金（2.4605），Microfer 3127hMo—31合金（1.4562），Cronifer1925hMo—926合金（1.4529）等，通常不低于1.4529。能和良好的机械强度，具有良好的加工和焊接性能，无焊缝开裂问题，并具有良好的热稳定性，使用效果较为理想，国际上有使用十多年未出现腐蚀的例子。但镍基合金造价昂贵，增加了脱硫的投资。
玻璃磷片树脂衬里：鳞片树脂是20世纪50年代由美国一家公司发明的一种重防腐材料。所谓玻璃鳞片树脂，是将一定片径（0.2～2.4mm）和一定厚度的（6～40μm）的玻璃鳞片与树脂混合制成的胶泥或涂料，将其用涂抹或喷涂的方法敷于金属表面即成为防腐涂层，此法应用于烟气脱硫系统的许多部位。该技术目前已成为烟气脱硫系统首选技术，经验证明，玻璃鳞片树脂使用性能良好，有的已安全使用10万小时以上。因其具有优良的抗渗透性，结合良好的机械强度，高的耐蚀性能，同时耐高温性能也很好的优点，尤其是酚醛类乙烯酯树脂玻璃鳞片涂层，在180℃，短时间220℃仍具有良好的性能，我国现行引进的烟气脱硫装置中均采用此项技术。在鳞片衬里中，由于实体鳞片的阻挡性，使介质只能沿迷宫型的曲折途径渗透，这相当于加厚了衬层的厚度，但又避免了衬层太厚引起的副作用。而鳞片对应力的松驰作用，使应力的传导和加和成为不可能，加之鳞片对应力作用下引起的裂纹发展也起到了限制作用。故鳞片衬里确实较好地满足了烟气脱硫防腐衬里的理论要求地，在实际使用中也确实起到了抑制衬层物理破坏的作用，使衬层寿命大大提高。
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（一）鳞片衬里防腐层结构组成从鳞片衬里剖断面看，鳞片衬里层与玻璃钢层的主要区别在于变玻璃钢的连续丝状纤维为鳞片衬里的不连续的片状鳞片。由于鳞片是不透性实体，在衬层中垂直于介质渗透方向，成为多层次有序叠压排列，故一方面为介质渗透设置了一道道屏障；另一方面，改变了树脂固化时的收缩残余应力及使用时由于环境热引起热应力的分布、传导、叠加及松驰条件，从而有效地抑制了以往防腐衬里技术中常见的物理破坏现象，如扩散性底蚀、鼓包、分层、剥离等物理腐蚀破坏。
（二）鳞片衬里耐蚀特性及原理
1、优良的抗腐蚀介质渗透性玻璃鳞片防腐材料的抗介质渗透性，可以通过玻璃钢与鳞片试片的温度梯度扩散和加压渗氨对比试验得到明确的结论。图11-1所示为温度梯度的试验结果，由图中曲线不难得出两种材料的抗渗效果：玻璃钢厚度增加也增加了介质的渗透时间，但其增量与厚度是近似成正比的，曲线平滑近似成直线，且斜率较小。而鳞片渗透时间曲线则为突变型，其厚度的增加使透过时间大大提高。从曲线对比分析看，0.5mm鳞试片其介质渗透时间已略大于2.0mm玻璃钢试片。温度梯度实质上是反映了介质渗透及热应力的综合破坏能力。当试片受到环境温度作用时，产生热胀冷缩，若其胀缩受到制约时就会在试样内产生热应力。在温度梯度试验中试样受到了两方面的制约，一是不同性质的材料的相互制约，二是试样内各单元层间温度不同引起相互制约，从而导致较大的热应力产生。这类应力与渗入介质之间的交互激发作用，致使试样产生较多的微裂纹。因鳞片材料具有较好的抗介质渗透性及对应的掏作用较强，故试验结果远优于玻璃钢。加压渗氨实验也属于动态研究试验之一。介质在压力作用下，渗透能力提高，可较迅速的透过衬里材料，导致基体的腐蚀破坏。为了便于观察判断氨水渗透时间，在试片的非加压侧贴了一张氨水显示试纸。加压渗透试验试样除受到介质作用外，还受到外压力的作用，这一应力促进了介质的渗透速度。表11-5所示的即为加压渗氨试验结果，表中所示与温度梯度试验结果相同。鳞片防腐材料之所以具有比玻璃钢高得多抗渗透能力，是因为在鳞片防腐层中，扁平状鳞片在树脂中平行叠压排列。这不仅对腐蚀介质渗透构成了一道道屏障，使介质在基料中必必须经过类似迷宫般的曲曲折折地途径，这相当于客观上增加了防腐层的厚度。而且基料中必然存在的微气泡、微裂纹、分子级空穴等缺陷被鳞片有效分割，从而有效的抑制了介质的渗透。另外，由于鳞片是不连续片状实体，且在基料中近似排列，使得鳞片与树脂界面间缺陷又为树脂分割，因此，尽管在片衬里中也存在许多缺陷，但其独特的衬层结构使之对缺陷的抑制作用确较玻璃钢好许多。 1
2、鳞片衬里成型残余应力小　鳞片衬里结构与玻璃钢结构相比，大大改变了树脂的固化收缩及热应力的作用状态，从而减小了残余应力的影响，提高了界面强度。从图11-2和图11-3中可以看出，玻璃钢中树脂是呈连续膜状，树脂在膜层内固化时，因分子的集聚和构象发生变化，导致体积收缩；又由于树脂与纤维的线胀系数不同，故受环境热影响的不同，故在树脂层内及界面间产生缩胀应力，且此类应力可经连续的玻纤及树脂相互传递。而分散状的鳞片的排列是不十分规则的，具有一定的倾角。因此树脂的缩胀被鳞片分割成一个个分散的小区域，使其相互抵消松驰，而不传递叠加。另外，虽然树脂与鳞片之间也产生缩胀应力，但应鳞片是分散体，可随树脂的缩胀移位，故界面收缩应力被用来对鳞片位移做功，将应力松驰掉。这样，使得防腐层内的残余应力大大减小，相应的层内界面强度也大大提高，微裂纹也相应减少。
3、鳞片衬里使用寿命的分析近代许多防腐蚀学者在探讨有机高分子防腐层的腐蚀机理和使用寿命时，大都是从抗介质渗透和固化应力及热应力影响两个方面入手的。众所周知，金属的腐蚀反应是一种由局部电池生成的化学反应。而就有机非金属衬里抑制金属腐蚀而言，实质上就是利用非金属的电绝缘性达到增加电池电阻的作用。在腐蚀环境中，我们可以将离子或电解质的渗透性视为控制层电阻的因素。换句话说，衬层对可电离成离子的介质的渗入阻力越大，其电阻越大，防腐效果越好。因此，衬层寿命的研究就转为抗渗性及残余应力。有机高分子衬里的破坏，主要表现为两种形式：一种是化学腐蚀破坏；二是物理破坏。这两种形式常常互为影响。在实践中衬里破坏的表现形式常以物理破坏为主体，如中常见的鼓泡、脱粘、开裂、分层、剥离等衬里破坏现象均属此类。产生物理破坏的原因较复杂，但主要可分为三个方面。 7