附件4腐蝕控制工程全生命周期理論、標準化及其在煙道氣脫硫裝置中的應用

中蝕國際腐蝕控制工程技術研究院院長 王貴明

0 引言

傳統的一物降一物的防腐蝕技術和方法不能從根本上解決因腐蝕造成的安全、環境的破壞問題，腐蝕控制工程全生命周期理論應用經濟學、系統工程、工業工程、工程科技等現代管理學對腐蝕控制工程全生命周期各環節、各要素加以控制、優化和協調，國際腐蝕控制工程全生命周期標準化技術委員會的成立，標志著國際社會對該理論的一致認同；《腐蝕控制工程全生命周期通用要求》等四項國際標準提案的立項與順利推進將該理論及其標準化成功落地；《腐蝕控制工程全生命周期通用要求》在煙道氣脫硫裝置腐蝕控制的應用，則是將腐蝕控制工程全生命周期理論成功地應用于實踐的典型案例。

1 腐蝕控制工程全生命周期理論

1.1 腐蝕與腐蝕控制工程

腐蝕存在普遍性、隱蔽性，給人類社會帶來危害的漸進性、突發性和嚴重性，這些都直接、間接地引發了安全問題、環保問題，且許多重大腐蝕事故所造成的人員傷亡、設施損壞、環境污染、生態破壞等都與腐蝕密切相關，特別是易造成人身傷亡和財產損失的重大安全事故包括埋地管網、長輸管道、化工生產設施、核電廠裝置設施、海洋工程裝置設施、高鐵裝置設施、大型工業設施、鋼筋混凝土構筑物、航空、航天基地場地等，這已在上個世紀七十年代就已經形成了國際社會的初步共識,腐蝕對社會有限資源的破壞所造成的損失每年占當年國民生產總值GDP的3%～5%，通過有效的腐蝕控制能減少腐蝕損失的30%左右，占GDP的1～5%。

1.2 理論要點

以腐蝕控制工程全生命周期為對象，在確保人身健康和生命財產安全、國家安全和生態環境安全的經濟社會運行底線的基礎上，以謀求經濟、生命長周期和綠色環保的最佳效益為目標，對影響其實現的腐蝕控制工程全生命周期全過程鏈條上的所有相關必保的有關條件、環節、節點和要素以及其上的相應腐蝕風險等（目標、腐蝕源、材料、技術、設計、研發、制造、施工、貯存和運輸、安裝和調試、驗收、運行、維護保養、修復、報廢與處理、文件和記錄、資源管理、綜合評定）實施整體性、系統性和相互協調優化性的控制，并使其所有必保條件和要素與要素、環節與環節、節點與節點、局部與全局等在相互交織中達到相互支撐、相互協調、相互優化等的綜合性的科學性、技術性的控制管理；而僅靠腐蝕控制工程全生命周期全過程鏈條上的某一必保條件或要素或環節或節點等進行控制，或不是整體性或系統性或達不到相互協調優化性、相互支撐等，腐蝕都是絕對得不到控制的。

腐蝕控制工程全生命周期的理論確保主體工程的最佳效益：腐蝕潛附存在于整體的主體工程之上或其上的某一部分或某一點上的所有腐蝕或腐蝕點都必須得到百分之百的、即便是一個針眼的腐蝕點也必須要得到經過相應的腐蝕控制工程全生命周期全過程鏈條上所有必保條件、要素、環節、節點進行整體性、系統性和相互協調優化性，并使其所有必保條件和要素與要素、環節與環節、節點與節點、局部與全局等在相互交織中達到相互支撐，相互協調，相互優化等的控制，方能確保主體工程的最佳效益的目標。

腐蝕控制工程全生命周期的理論顛覆了全世界上百年來專注于以防為主的單一的、被動的對腐蝕問題進行一物降一物的專業技術探討、鉆研、專業標準制定的理念，做出了重大突破和創新。

1.3 解決的問題

（1）突破了人們長期對腐蝕邊緣學科的認識，是一項重大的國際工程科技創新；

（2）是貫徹落實國家供給側結構性改革的一項重大的實實在在的可操作實施的具體措施；

（3）是在消化吸收經濟學和現代管理科學理論基礎上的重大突破、發展和創新；

（4）是解決從源頭上開展預控和預警各行各業隱蔽性、漸進性破壞的各種不安全腐蝕隱患的國際上目前最有效、最可靠的科學辦法；同時供應側從源頭上開始就要考慮制定出腐蝕控制工程事后的循環經濟的方案、社會責任，不為全球留下任何危害；

（5）是當前我國大量的、在役的基礎設施、工程和裝置中潛在的腐蝕安全風險、環保風險的最佳解決方案；

（6）是創立世界未來工業項目實施及管理的新模式，此項工程的實施，對奠定我國在未來世界工業的地位及領導作用有非常重要的意義；

（7）在開展適應現代工業化、信息化高度融合的大數據的基礎上，進而全面實施互聯網+,為實現腐蝕控制工程全生命周期全智能化服務將做出重大貢獻。

（8）通過這一領域標準化的制定和實施，可以使任何一個腐蝕控制工程項目從開始就能依據遵循相應的標準，對該腐蝕控制工程全生命周期全過程鏈條上所需要相關必要確保的有關條件、環節、節點、要素以及其上相應的腐蝕風險等就能夠制定出相應的具有針對性的整體性、系統性、相互協調優化性的綜合性的科學保證及預防措施和相應規范；在投入生產運行過程中就能夠依據遵循相應的科學保證及預防措施和相應規范、隨時隨處加以監視、控制；一旦出現腐蝕風險同樣能夠依據遵循相應的科學保證及預防措施和相應規范提前預警，實施相應的預案和對策，實現防止和杜絕各種突發性，特別是重大安全事故環保事故的發生。

1.4 國際社會評價

國際社會對腐蝕控制工程全生命周期理論為解決安全、節能、環保，確保主體工程高效、經濟、長壽命運行，給予了高度的評價。

發展腐蝕控制工程全生命周期標準將促進最佳實踐，更好地提升管理基礎設施的能力，減少影響環境和增加成本的災難性事故發生（加拿大Kingston, Darryl Mr.）；腐蝕控制全全生命周期管理非常重要，可以提高制造部件、裝置的可持續性，減少管道、容器中有害物質泄漏帶來的污染，避免重大危害 (法國COSTES，Alain M.）；腐蝕控制生命工程生命周期將是最通用的指導和最好的實踐，有效的腐蝕控制程序將提高環境的可持續性、安全和減少災難性的發生（美國Team，ANSI ISO）；腐蝕引起的破壞是多種多樣的，腐蝕控制工程生命周期的標準化將是一個了不起的主動解決問題的途徑（印度Sachdeva，Bhawana Dr）；根據與廣泛的相關利益方商討，該提案具有廣泛的市場關聯性（奧地利Gruen，Karl Mr）；這一新的活動領域可以用作現有的TC及其互連的補充（捷克Kuklova, Lydie Mrs.）；生命周期評價（LCA）標準目前不包含在任何TC中，但越來越重要。這是一個對現有ISO TC很好的補充，它不與ISO/TC 156形成競爭（荷蘭Bijl,Pim Mr.）；我們同意成立新TC，原因是目前ISO沒有一個TC是和腐蝕控制工程生命周期標準重疊，腐蝕控制是一個跨學科和綜合性的工程技術，ISO/TC 156, ISO/TC 35 or ISO/TC 107并不能覆蓋它，我們認為產品生命周期的標準化具有市場需求（波蘭Terlecki, Piotr Mr）。

2 腐蝕控制工程全生命周期標準化

2.1 國際標準化技術委員會的成立

中美兩國聯合提案申請，經全世界172個國家三個月（2015年11月21-2016年2月21日）的投票認可,又經過TMB15個國家一個月（2016年3月1日-3月29日）的投票通過，最后經TMB全體會議以ISO/TMB75/2016號決議批準成立的。中國擔任秘書國，中國推薦美國為主席國，國家授權由中國工業防腐蝕技術協會具體承擔秘書處工作，同時承擔國內技術總對口單位，并且代表國家以積極成員國身份參加本領域的國際有關活動（P國）。

2.2 標準化體系的建設

腐蝕控制工程全生命周期標準化體系包括三個層次，即頂層標準、中間層標準和底層標準，體系規劃見“CCELC標準化的體系規劃”圖，每個層次標準介紹如下。

2.2.1 頂層標準

（1）主標準：腐蝕控制工程全生命周期通用要求；

（2） 配套標準：腐蝕控制工程全生命周期基礎 術語、腐蝕控制工程全生命周期標準體系指南、腐蝕控制工程全生命周期風險評價、腐蝕控制工程全生命周期經濟評價、腐蝕控制工程全生命周期智能化技術規范、腐蝕控制電化學保護工程全生命周期通用要求。

2.2.2 中間層標準

針對某些腐蝕嚴重、關系安全且涉及面廣的典型腐蝕控制工程領域，如發電廠（核電、火電、水力、風力、光伏）、化工廠、鋼筋混凝土、管道等制定標準。按照頂層標準制定的模式制定相應的行業、專業腐蝕控制工程全生命周期的相應具體的標準。

2.2.3 底層標準

依據頂層或相應中間層的標準，對某一個具體工程、項目、甚至主體工程上某一個點上的腐蝕控制制定出相應的可具體操作實施的底層標準。

2.3 國際標準的研制

目前，ISO已批準立項、在編的標準包括以下四項：《腐蝕控制工程全生命周期 通用要求》、《腐蝕控制工程全生命周期 風險評價》、《管道腐蝕控制工程全生命周期通用要求》和《火電廠腐蝕控制工程全生命周期通用要求》，其中ISO/AWI 23123《腐蝕控制工程全生命周期 通用要求》于2018年1月批準立項，ISO/AWI 23222《腐蝕控制工程全生命周期 風險評價》和ISO/AWI 23221《管道腐蝕控制工程全生命周期通用要求》于2018年3月批準立項，三項標準現在已順利推進至委員會草案（CD）階段，標準的文稿在日本會議上通過與各成員國的溝通、交流，對三項標準的修改初步達成了一致意見，待對文稿修改并經相關成員國確認后，提交ISO/TC56/SCl標準委員會啟動全球成員國的投票，投票通過后，即進入DIS、FDIS階段，最后發布與實施。ISO/AWI 24239《火電廠腐蝕控制工程全生命周期通用要求》于2019年7月批準立項，現處于標準的編制起草階段。

3 理論在煙道氣脫硫裝置中的應用

3.1 案例介紹

某化工集團自備電廠共有4臺鍋爐75t/h煙道氣脫硫裝置，脫硫塔腐蝕控制工程采用玻璃鱗片內襯腐蝕控制隔離技術，自2015年11月17日驗收運行后，不斷出現腐蝕控制層脫落、塔壁腐蝕穿孔、噴淋支撐樑腐蝕斷裂、噴淋管堵塞結晶最后斷裂、底板腐蝕控制層被掉下的噴淋玻璃管砸壞而腐蝕泄漏等，致使脫硫塔一直無法正常運行，中間進行維修，維修部分累修累壞。經委托，中國工業防腐蝕技術協會組織專家組依據《腐蝕控制工程全生命周期通用要求》（GB/T33314-2016）對脫硫塔腐蝕控制層失效進行了技術鑒定，鑒定內容包括：

工程竣工驗收后多次出現脫硫塔內壁玻璃鱗片脫落現象，鋼制塔壁受到強酸腐蝕，短時間內塔壁腐爛造成酸性液體（硫酸銨）大量泄漏；脫硫塔耐蝕性能差，嚴重泄漏；

脫落的玻璃鱗片堵塞噴淋系統，噴頭被堵塞后造成系統停車；硫銨增濃段管道與脫硫管道堵塞；

脫硫塔內支撐大梁被腐蝕斷裂，造成嚴重安全隱患；設備支撐梁（架）耐腐蝕性差，嚴重斷裂；

多次對腐蝕控制層維修，但不能從根本上解決問題。

3.2 腐蝕控制工程全生命周期理論解剖案例

本案例——煙氣脫硫裝置脫硫塔腐蝕控制工程項目涉及的腐蝕控制工程全生命周期的要素和環節包括：目標、腐蝕源、材料、技術、設計、施工、驗收、運行、維修、文件與記錄、資源管理、綜合評定等。通過對煙道氣脫硫裝置全生命周期上的上述要素和環節解剖，揭示了腐蝕控制工程全生命周期理論才是解決腐蝕問題的途徑。

（1）目標：使煙道氣脫硫裝置脫硫塔腐蝕得到有效控制，達到安全、經濟、長生命周期運行和綠色環保的最佳效益；

（2）腐蝕源：包括煙氣成分、溫度、脫硫塔的運行工況等；

本案例中，在確認腐蝕源時，未考慮到粉塵濃度超標引起的噴淋玻璃鋼管堵塞、結晶、斷裂，掉落砸壞增濃段底板的防腐層，從而導致底板腐蝕泄漏。

（3）材料的選擇：根據腐蝕源、使用的業績、設計要求選擇適宜的腐蝕控制材料；

本案中，應選擇耐160℃高溫型乙烯基脂玻璃鱗片膠泥，但實際選擇了中溫（耐溫130℃）型的乙烯基脂玻璃鱗片膠泥,材料的選擇不當是腐蝕控制層失效的原因之一。

（4）技術的選擇：選用隔離技術，內襯玻璃鱗片；

（5）設計：本案例中，根據入口端、脫硫塔不同吸收段的腐蝕源及運行工況，分別設計使用耐溫180℃、150℃、110℃三種玻璃鱗片內襯方案；設計厚度≥2mm；

（6）施工：表面處理采用噴砂除銹至Sa2.5級；玻璃鱗片膠泥采用人工刮涂；

案例中，技術方案要求采用噴砂除銹至Sa2.5級，但缺乏記錄的支撐，無法判斷表面的處理狀況，表面處理不達標，也是腐蝕控制層失效的主要原因；

（7）驗收：包括原材料驗收、中間驗收（隱蔽工程驗收，如表面處理驗收）、駿工驗收。

案例中，驗收材料除了原材料資料外，缺少中間驗收，尤其是設備防腐移交驗收、表面處理驗收、竣工驗收等記錄，導致防腐失效沒有可追溯的依據；也可能施工過程中就沒有記錄，無法確保腐蝕控制工程質量；

（8）運行：運行過程中對腐蝕控制工程影響較大的包括煙氣成分、煙氣溫度，尤其是脫硫塔不正常運行情況下，粉塵超標、煙氣溫度超標對腐蝕控制層的危害；

本案例中，粉塵超標引起噴嘴堵塞、噴淋管上結晶斷裂，掉落砸壞底板防腐層，導致底板腐蝕控制層失效。

（9）維修：腐蝕控制層失效后的維修，應由具有資格的維修人員依據相應的維修規程進行維修，同時也應給予修復部位留下足夠的養護時間；

案例中腐蝕控制層的維修，累修累壞，就是沒有按照該要素的要求實施維修。

（10）文件與記錄：文件包括腐蝕控制工程采用的標準、技術協議、施工方案等文件；記錄包括：原材料驗收記錄、施工環境記錄、表面處理驗收記錄、工程竣工驗收記錄等；

案例中，業主和總包方提供的文件與記錄中，缺少現場施工的相應施工、驗收記錄，缺少腐蝕控制層失效分析的依據。

（11）資源管理：包括施工設備、檢測設備，如噴砂機、玻璃鱗片混合罐，測厚儀、電火花檢測儀；施工單位、施工人員應具備相應的資質和相應的能力等。

本案例的失效，其中一個重要的原因是施工單位不具備專業的防腐蝕施工資質，施工人員不具備專業的防腐蝕工資格，由不專業的單位和人員施工，腐蝕控制失效成為必然；

（12）綜合評定：對前述各要素本身、要素與要素之間進行綜合評定，擇優選擇，滿足目標的要求。通過綜合評定，可以從整體性、系統性上避免上述各環節、各要素的失控，從而采取相應的補救措施，而本案例，恰恰就是缺少這一環節。