橡膠膜密封煤氣柜的腐蝕及防護

付重重

（中冶南方工程技術有限公司，湖北武漢430223）

橡膠膜密封煤氣柜的腐蝕及防護

付重重

（中冶南方工程技術有限公司，湖北武漢430223）

結合武鋼三煉鋼8萬m3轉爐煤氣柜的檢修，對橡膠膜密封轉爐煤氣柜的腐蝕及其防護做了介紹，提出了詳細的煤氣柜防腐方案。

橡膠膜密封煤氣柜；轉爐煤氣；腐蝕；防護

1 概述

在現代鋼鐵企業的轉爐煤氣回收系統中，轉爐煤氣柜是一個極為關鍵的環節，起著儲存輸配煤氣、平衡管網壓力的關鍵作用。轉爐煤氣柜大多采用橡膠膜密封煤氣柜，其結構簡單，施工精度要求低，操作維護方便，技術成熟，安全可靠，工程與運行費用均較低，得到許多鋼鐵企業的青睞。但是，隨著該類型煤氣柜近年來的廣泛應用，其運行中的一些弊端逐漸顯現，其中由于煤氣柜底板及底部側板的腐蝕而導致的煤氣泄漏故障尤為突出。

武鋼8萬轉爐煤氣柜，1995年投產，2004年大修一次。于近期出現了側板焊接點處銹蝕，氣柜四周出現多處一氧化碳含量超標等現象，不得不于近期進行停氣檢修?，F重點對該氣柜出現的故障進行分析和研討，對檢修的情況作了介紹，并提出問題的解決方案。

2 存在的問題

該氣柜自投產已使用了15年，運行狀況一直較為良好，2004年進行了大修，更換了密封橡膠膜等關鍵設備。自2010年以來，操作人員發現氣柜最下段的部分側板出現了肉眼可見的銹蝕現象，氣柜側板與柜底板的交界面的某些部位出現了滲水現象，同時，經檢測發現氣柜四周出現多處一氧化碳含量超標。因此，對氣柜進行了停氣檢查，組織技術人員進入氣柜了解情況，發現氣柜的底板的某些區域出現了麻點狀腐蝕，底板上面出現了積水情況，并且底板某些區域出現了肉眼可見的鼓起或凹下，同時從內部發現最下兩帶側板有脫焊的現象，大面積的鐵銹隨處可見。

3 針對出現的問題進行研究分析

腐蝕是指金屬與環境間的物理-化學相互作用，使金屬性能發生變化，導致金屬，環境及其構成等功能受到損傷的現象。具體到轉爐煤氣柜所受的腐蝕，大致可分為以下幾類：

（1）化學腐蝕：是指金屬在外界條件作用下，發生化學變化而產生的腐蝕現象，例如金屬在強酸或強堿條件下，發生化學反應，例如氧化還原反應，而造成的金屬腐蝕現象。

（2）電化學腐蝕：其實也是屬于化學腐蝕的一種，但更為常見、更為普遍。是指金屬在外界條件下，與外界物質發生電化學反應而產生的腐蝕現象。根據其反應原理，又可將其分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩種。其反應原理分別為：

（1）吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時)：

吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，繼續生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3鐵銹。

（2）析氫腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較強時)：

進入氣柜的轉爐煤氣約有10℃的降溫過程，故有大量的飽和水、機械水析出，可統稱為冷凝水，呈弱酸性，主要溶解有SO2、SO3、CO2等組分。同時，轉爐煤氣本身就具有CO2及H2含量高，還含有微量O2成分的特點，并且高溫高濕。在這其中以煤氣柜柜底板以及底部側板所處的環境最為惡劣。

綜合這些現象和理論可得出初步結論：橡膠膜密封轉爐煤氣柜出現的腐蝕現象絕大多數屬于電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。而我們在氣柜內部發現的底板上部出現的包有水的鐵銹突起，對其水包進行化驗顯示其呈弱酸性，而且處在干濕交界面的鋼板，產生的腐蝕最為嚴重，以上這些都驗證了出現的腐蝕種類屬于吸氧腐蝕。

針對柜底板下部的情況，鋼板與土壤直接接觸，在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化，這是造成鋼鐵腐蝕的主要原因；針對柜底板上部和下部側板的情況，鋼板與煤氣冷凝水等間斷性的接觸，而冷凝水本身就含有SO2、SO3、CO2等雜質，呈弱酸性，同樣發生了電化學腐蝕。長此以往，煤氣柜的底板、側板很有可能發生腐蝕穿孔等現象，從而導致煤氣泄漏等故障，進而造成難以估量的嚴重后果。

為了盡可能減少煤氣柜腐蝕現象的發生，必須從設計、施工等一系列過程進行有效的控制。在設計上，例如在氣柜的選址時就要預先對該區域的土質、大氣環境、氣候等進行詳細調研，綜合考慮，同時進行優化設計，例如充分優化底板煤氣冷凝水的排放等等。在施工上，須注意盡量減少焊縫，保證施工質量等等。當然，僅僅這些還是遠遠不夠的，沒有從源頭上解決腐蝕問題，還需要對煤氣柜進行防腐方面的考慮。

防腐就是通過采取各種手段，保護容易銹蝕的金屬物品，來達到延長其使用壽命的目的，通常采用物理防腐，化學防腐，電化學防腐等方法。

煤氣柜的防腐方法可以大致分為以下三類：

（1）保護層法，在金屬表面覆蓋保護層，使金屬制品與周圍腐蝕介質隔離，從而防止腐蝕。

（2）改變材料法，參考濕式柜，設計水泥材質的基礎及底板，就避免了腐蝕?；蛘邨l件允許的情況將底板和底部側板改為耐腐蝕的合金，例如不銹鋼，亦可以達到防腐的目的。

（3）電化學保護法，利用原電池原理進行金屬的保護，設法消除引起電化腐蝕的原電池反應。電化學保護法分為陽極保護和陰極保護兩大類。應用較多的是陰極保護法，陰極保護法又分為犧牲陽極保護法和外加電流的陰極保護法兩大類。

犧牲陽極保護法，此法是將活潑金屬，如鋅或鋅的合金，連接在被保護的金屬上，當發生電化腐蝕時，這種活潑金屬作為負極發生氧化反應，因而減小或防止被保護金屬的腐蝕。

犧牲陽極的陰極保護法化學方程式：

外加電流的陰極保護法，將被保護的金屬和電源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產生負電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電子而達到保護目的。

上述的三種煤氣柜防腐方法的優點與不足：

（1）保護層：目前最為常用，即往氣柜底板等區域涂上特制的環氧防腐涂料涂層（推薦HL52-3環氧煤瀝青），成本較低，有一定的效果，但是有其局限性，無法杜絕腐蝕現象。幾乎在所有鋼鐵企業的橡膠膜密封煤氣柜上都有利用，但其使用效果參差不齊，隨保護層的選材，涂層的厚度，材料的質量以及現場的使用環境的變化而變化。

（2）改變材料法：這樣的工程在國外濕式煤氣柜改單段橡膠膜密封煤氣柜中已完全實現，并且應用效果較好，應用濕式柜的水泥基礎，代替了干式柜的底板和底部側板，完全可以杜絕氣柜下半部分的腐蝕情況，但目前國內應用較少，技術還不成熟，客戶認可度不高，投資預計比干式柜要稍高一些。同時水泥基礎與鋼板的連接，即金屬與非金屬的連接，其密封性能還需進一步驗證。另外，如果有足夠的投資，完全可以考慮不銹鋼，理論上能夠杜絕底板與下部側板的腐蝕，目前國內外還沒有這樣的先例。

（3）電化學保護法：以前運用較少，該方法在石油、化工等行業運用較成熟，移植過來需要解決不少難題，而且其成本、效果需要進一步分析。目前在鋼鐵企業也逐漸有了應用，例如首鋼京唐和首鋼遷安的橡膠膜密封煤氣柜均采用了電化學防腐中的犧牲陽極保護法，目前防護效果良好，防護成本亦沒有太高。

4 形成整改意見

具體到該氣柜出現的腐蝕漏氣現象，為了配合武鋼方面進行的停氣檢修，我們提出了長期防腐和短期補漏兩個方案。

4.1 長期方案

更換底板、最下兩帶側板，并涂保護層，新增電化學防腐蝕，采用犧牲陽極保護法。此方法適合在氣柜腐蝕較嚴重，必須進行停氣大修的情況下應用，工序較為復雜，需要時間較多，成本較高，但是理論上防腐效果會很好。

4.2 短期方案

對出現漏點的鋼板進行補焊，腐蝕嚴重的區域重新涂防腐層。此方法適合在氣柜腐蝕并不嚴重，同時為了保證生產不允許長期停氣的情況，工序簡單，耗時不多，成本低，但是只能作為臨時過渡方案，難以保證氣柜的長期穩定運行。

5 實施效果及結論

在武鋼的8萬轉爐煤氣柜的停氣檢修中，經業主與設計、施工方的協調，為了保證生產，業主最終決定采用短期方案。只對腐蝕嚴重的部位進行了部分補焊，如側板與底板的交界面進行了補焊，對氣柜底板進行了清洗，在較短時間內再次投入了運行，目前運行正常，效果尚可，但長遠的效果還需要時間和實踐的檢驗。

用作轉爐煤氣回收的橡膠膜密封煤氣柜是容易產生腐蝕現象的，它運行的特點和惡劣的工作環境決定了這一點，并且其腐蝕的類型主要是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。這種腐蝕的速度快，后果嚴重，可能引起煤氣泄漏，威脅著企業員工的安全和煤氣系統正常運行，所以必須對氣柜的腐蝕加以防護?，F行的氣柜的防護方法主要有三種，包括保護層法、改變材料法、犧牲陽極保護法等等，這些方法原理不同，適用的場合也不同，需要對氣柜腐蝕的原因加以深究后加以抉擇。與此同時提高煤氣柜設計、建設、操作、運行的水平，保證氣柜良好的工作狀況，這才是煤氣柜能夠長時間高效、平穩、安全運行的保障。

[1]羅松，王武.30000 m3轉爐煤氣柜大修技術改造[J].冶金動力，2010，6(1)：53－63.

[2]左建平，陳盈.10萬m3轉爐煤氣柜回收系統存在的問題及改進[J].冶金動力，2010，6(1).

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[4]羅平.30000 m3干式氣柜不安全問題與改進[J].油氣儲運，2009，28(8)：54－56.

Corrosion and Protection of Dry Gasholder Sealed with Rubber Film

FU Chongchong
(WISDRI Engineering&Research Incorporation Ltd.,Wuhan,Hubei 430223,China)

In the light of an overhaul of the 80000 m3converter gasholder of Wuhan Steel,the corrosion and protection of Wiggins type converter gasholder sealed with rubber film are introduced and a detailed anti-corrosion program for the gasholder is presented.

rubber sealed dry gasholder;LDG;corrosion;protection

TQ547.9

B

1006-6764(2015)03-0010-03

2014－12－30

付重重（1984-），男，2009年畢業于華中科技大學供熱、供燃氣、通風及空調工程專業，碩士研究生學歷，工程師，現從事冶金燃氣設計及研發工作。