濱海冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)的腐蝕分析及應(yīng)對(duì)策略

摘 要：文章針對(duì)濱海冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)可能遇到的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行了分析，結(jié)合工程實(shí)踐提出了應(yīng)對(duì)的策略。

關(guān)鍵詞：濱海冶金企業(yè)；腐蝕分析；應(yīng)對(duì)策略

1 概述

煤氣是冶煉的副產(chǎn)能源介質(zhì)，也是冶金企業(yè)中重要的氣體燃料，煤氣管道具有危險(xiǎn)性高、管徑大、運(yùn)行穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)。冶金企業(yè)全廠煤氣介質(zhì)通常包括高氣管道（BFG）、焦?fàn)t煤氣（COG）、轉(zhuǎn)爐煤氣（LDG）。

自2011年《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布以來(lái)，隨著全社會(huì)對(duì)環(huán)保要求的提升，我國(guó)許多鋼廠搬遷至東部沿海地區(qū)。海洋環(huán)境會(huì)對(duì)濱海冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的腐蝕，這不僅帶來(lái)大量資源與能源的消耗，還會(huì)威脅到企業(yè)的正常安全生產(chǎn)，可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。因此，通過(guò)工程實(shí)踐掌握腐蝕規(guī)律，對(duì)于采用有效的防護(hù)措施控制腐蝕具有十分重要的意義。

作者參與冶金企業(yè)燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計(jì)多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自己的工作經(jīng)歷，歸納出在濱海冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注意的腐蝕問(wèn)題，供大家參考。

2 腐蝕原因

內(nèi)陸城市鋼廠的煤氣管道腐蝕以內(nèi)部腐蝕為主，通常發(fā)生在管道的下半部分，主要表現(xiàn)有管壁變薄、點(diǎn)蝕穿孔、補(bǔ)償器漏氣、焊縫漏氣等。濱海城市的氣象因素、環(huán)境因素與內(nèi)陸城市存在較大差距，這就要求我們?cè)趫?zhí)行濱海鋼鐵廠工程項(xiàng)目時(shí)，不能照搬內(nèi)陸項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，而是要充分考慮外部腐蝕和內(nèi)部腐蝕兩方面的影響。

2.1 外部原因-海洋大氣對(duì)管道的腐蝕

有很多文獻(xiàn)指出，長(zhǎng)期的海洋大氣環(huán)境對(duì)鋼鐵的腐蝕非常嚴(yán)重。鋼鐵海洋大氣腐蝕是氯離子沉降、大氣相對(duì)濕度、大氣溫度、光照條件、干濕交替、風(fēng)浪條件、距海面的高度、與海岸線的距離、風(fēng)速和風(fēng)向、降雨量等諸多因素綜合作用的結(jié)果，腐蝕情況非常復(fù)雜。王成章等[1]在海南萬(wàn)寧市進(jìn)行的大氣暴露試驗(yàn)表明高濕熱、高日照、強(qiáng)輻射強(qiáng)度和高氯離子濃度的綜合作用下鋼鐵保護(hù)銹層遭到破壞，腐蝕速度有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。對(duì)于濱海冶金企業(yè)而言，煤氣管道通常選用焊接鋼管，材質(zhì)為Q235-B，采用架空的方式敷設(shè)。這就導(dǎo)致管壁金屬直接暴露在海洋大氣中，高溫高濕高氯離子濃度的氣象環(huán)境會(huì)強(qiáng)烈的加速管壁金屬腐蝕。燒結(jié)、焦化等工藝投產(chǎn)后排出的SO2、H2S、硝酸鹽等工業(yè)污染物與之疊加，兩種誘因相互作用，使煤氣管道產(chǎn)生更嚴(yán)重的腐蝕。

2.2 內(nèi)部原因-輸送介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕

轉(zhuǎn)爐、焦?fàn)t、高爐煤氣管道受到腐蝕的類型并不相同。轉(zhuǎn)爐煤氣含有18-19%的CO2，CO2溶于煤氣中的冷凝水后生成pH值較低的碳酸。焦?fàn)t煤氣中的H2S、HCN在水中發(fā)生電離從而導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，同時(shí)煤氣中含有的氨和管壁的鐵離子反應(yīng)。高爐煤氣不但含有14-16%的CO2，還含有硫化物和氯化物，因此高爐煤氣管道遭受的腐蝕最嚴(yán)重。高爐煤氣中含有大量強(qiáng)酸性的硫化物和氯化物，這與高爐噴吹煙煤或無(wú)煙煤、進(jìn)口原料礦采用海水選礦、燒結(jié)礦使用含氯助劑等有關(guān)。近年來(lái)，高爐煤氣干式布袋除塵技術(shù)由于有著節(jié)約水資源、除塵效率高、降低煤氣熱量及壓力損失的優(yōu)勢(shì)淘汰了濕法工藝，但逐漸發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)帶來(lái)了新的腐蝕問(wèn)題。由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)水的洗滌，高爐煤氣中的酸性離子和可溶性鹽類得以保存并被帶到低壓管網(wǎng)中，導(dǎo)致了全廠高爐煤氣管網(wǎng)的腐蝕。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)采用干式布袋除塵系統(tǒng)的大中型鋼鐵企業(yè)（首鋼、萊鋼、營(yíng)口、首秦、濟(jì)鋼、承德、唐鋼、國(guó)豐等），高爐煤氣管線都存在著嚴(yán)重的腐燭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。

3 解決方案

3.1 外部腐蝕的應(yīng)對(duì)策略

目前我國(guó)只有GB 50726-2011《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》對(duì)于施工有所規(guī)定，而并沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范管道外防腐的設(shè)計(jì)。作者認(rèn)為實(shí)際工作中可參照ISO 12944-5《色漆和清漆-防護(hù)漆體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)第5部分：防護(hù)漆體系》。

內(nèi)陸煤氣管道防腐涂層通常采用底漆+面漆的組合，對(duì)于濱海冶金企業(yè)的煤氣管道建議采取底漆+中間漆+面漆的防腐體系，中間漆可以增加漆膜厚度，起到更為有效的屏蔽作用。由于所處的環(huán)境鹽分高、濕度大，易形成良好的電化學(xué)腐蝕條件，因而推薦使用具有陰極保護(hù)性能且施工相對(duì)簡(jiǎn)單、附著力強(qiáng)的環(huán)氧富鋅底漆，其中鋅粉含量可參考ISO 12944中的要求。中間漆選用可有效阻止水汽深入、提高整體涂層屏蔽性能的環(huán)氧云母氧化鐵，面漆選用耐紫外線、良好耐鹽腐蝕性的脂肪族聚氨酯涂料。中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司總承包的印度尼西亞喀拉喀托鋼鐵公司120萬(wàn)噸煉鐵工程位于熱帶濱海地區(qū)，溫度小于120℃的室外煤氣管道外表面防腐方案采用中等耐久性涂料配套（5-15年），設(shè)計(jì)用于ISO12944所規(guī)定的強(qiáng)腐蝕環(huán)境。配套體系為：磨料噴砂清理至Sa2.5級(jí)+環(huán)氧富鋅底漆（干膜厚度60μm）+快干環(huán)氧云母氧化鐵中間漆（干膜厚度80μm）+聚氨酯面漆（干膜厚度60μm），涂層總干膜厚度200μm。此配套體系附著性能、防腐蝕性能、物理機(jī)械性能均良好，應(yīng)用于濱海冶金企業(yè)煤氣管道，期待能有好的效果。

3.2 內(nèi)部腐蝕的應(yīng)對(duì)策略

目前有些冶金企業(yè)選擇對(duì)煤氣管道內(nèi)壁涂刷防腐涂料，如煤焦油瀝青漆等，防止管道與腐蝕性介質(zhì)接觸。但此技術(shù)存在一定問(wèn)題，如內(nèi)部涂層的成本過(guò)高、涂層質(zhì)量不穩(wěn)定、防腐涂層會(huì)逐漸脫落等。因此從源頭來(lái)提高煤氣的質(zhì)量、降低煤氣中有害氣體仍是解決煤氣管道內(nèi)部腐蝕最主要的方法。

對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣，應(yīng)在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)降罩操作來(lái)設(shè)法降低煤氣中CO2的含量，并通過(guò)控制干法除塵中的煤氣冷卻器或濕法除塵中的旋風(fēng)噴槍脫水器來(lái)有效捕集轉(zhuǎn)爐煙氣中挾帶的機(jī)械水滴。對(duì)于焦?fàn)t煤氣，可加強(qiáng)凈化設(shè)備操作來(lái)盡量降低煤氣中H2S、HCN等酸性物質(zhì)的含量，增強(qiáng)凈化時(shí)的脫水效果，根據(jù)管網(wǎng)布置情況適當(dāng)提高煤氣流速并合理設(shè)置排水器。對(duì)于高爐煤氣，防腐措施應(yīng)聚焦于如何有效降低煤氣中氯離子和機(jī)械水含量。中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的一塔式多級(jí)除氯裝置，塔內(nèi)集噴水吸收、堿液吸收與調(diào)節(jié)、脫水除氯的功能結(jié)構(gòu)形式。通過(guò)引用調(diào)節(jié)型計(jì)量泵實(shí)現(xiàn)pH值精確控制，偏差控制在±0.5范圍內(nèi)，煤氣中機(jī)械水含量可達(dá)到<3g/Nm3。此裝置大大降低了高爐煤氣中的氯離子、pH值和機(jī)械水含量，目前已在邯鋼、營(yíng)口中板廠、韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵等多個(gè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，3年以來(lái)運(yùn)行效果良好，噴堿除氯后的高爐煤氣管道沒(méi)有出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

4 需進(jìn)一步解決的問(wèn)題

4.1 業(yè)主方面

國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)對(duì)腐蝕問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和重視程度還不夠，鑒于這種情況，建議業(yè)主方多做宣傳推廣工作，盡快提高管理人員的腐蝕與防護(hù)技術(shù)水平。除此之外，管理人員還要對(duì)管道的腐蝕狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并進(jìn)行及時(shí)的檢查維修。

4.2 設(shè)計(jì)方面

腐蝕問(wèn)題在設(shè)計(jì)中很容易被忽視，一般僅由管道工程師在施工說(shuō)明中簡(jiǎn)要提及，各鋼鐵設(shè)計(jì)院中均沒(méi)有專業(yè)防腐設(shè)計(jì)人員。近年來(lái)，隨著我國(guó)濱海鋼廠的陸續(xù)建設(shè)，腐蝕問(wèn)題日益被了解和重視，亟需專業(yè)腐蝕研究單位參與防腐蝕設(shè)計(jì)工作。

4.3 施工方面

對(duì)于腐蝕防護(hù)工作來(lái)說(shuō)，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案僅僅是第一步，表面處理質(zhì)量、涂裝質(zhì)量也是確保防腐性能的重要環(huán)節(jié)。特別對(duì)于不含轉(zhuǎn)化殘留鐵銹顏料的底漆，銹蝕產(chǎn)物中所含的可溶性鐵鹽會(huì)起到催化作用，很快引起涂層銹蝕穿透。因此涂覆防腐涂層施工時(shí)要全面控制表面處理質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行涂料說(shuō)明書(shū)中對(duì)配比、用量、施工環(huán)境、間隔時(shí)間的規(guī)定。

5 結(jié)束語(yǔ)

煤氣管道安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于滿足冶金企業(yè)能源需求、維持正常生產(chǎn)具有重大意義，因此分析腐蝕原因，制訂應(yīng)對(duì)策略非常重要。濱海冶金企業(yè)煤氣管線的腐蝕原因是多方面的，防腐時(shí)應(yīng)充分考慮內(nèi)部因素和外部因素，并需要業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位提高重視，有針對(duì)性地制定方案，嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范組織施工及驗(yàn)收，并組織專人負(fù)責(zé)維護(hù)管理，采取有效的防腐措施從而提高煤氣管道的工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]王成章，張倫武，等.熱帶海洋大氣環(huán)境中鋼腐蝕異常原因分析[J].裝備環(huán)境工程，2005，2（2）：68-75.