高爐煤氣管道腐蝕原因分析及防腐措施

李穎

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

對于鋼鐵企業而言，高爐煤氣是在煉鐵的過程中所產生的可以燃燒的氣體，其中有二氧化碳、一氧化碳以及氮氣等，并不具備較高的發熱值，如果想利用高爐煤氣需要先對其執行除塵操作，當前的科學技術對于高爐煤氣的除塵主要以布袋干法除塵為主。然而，雖然解決了除塵過程中的環保性問題，但是鋼鐵企業卻仍然需要面臨一個問題，即高爐煤氣管道腐蝕的問題，如果不及時處理此問題，就會導致高爐煤氣管道出現開裂或者穿孔，最終導致高爐煤氣發生泄漏，不僅僅會導致安全事故，還會導致企業損失部分的高爐煤氣，屬于經濟成本的損失。

1 高爐煤氣管道腐蝕的原因分析

高爐煤氣管道是鋼鐵企業非常重要的一部分，因為在鋼鐵企業工作運行過程中，高爐在煉鐵的過程中會產生一些煤氣，這些煤氣為可燃性的氣體，可以進行二次利用，幫助鋼鐵企業節約燃料的成本，因此，對于運送高爐煤氣的高爐煤氣管道應當慎重對待，如果高爐煤氣管道因為腐蝕等問題出現了裂縫或者穿孔，一旦高爐煤氣發生泄漏，其中的一氧化碳進入到空氣中，不僅容易導致現場的工作人員出現一氧化碳中毒，還可能會導致其發生爆炸等問題，對于現場的工作人員的生命安全構成威脅，一旦發生爆炸事故，在鋼鐵企業中便有可能會產生連鎖反應，最終發生大型的安全事故。導致高爐煤氣管道發生腐蝕的原因主要有酸性物質、電化學腐蝕、氯離子以及管內磨損與應力。

1.1 酸性物質

出于經濟環保的角度考量，在對于高爐煤氣除塵的過程中所選為干法除塵，這就會導致原本在高爐煤氣中所存在的硫化氫、氯氣、三氧化硫以及二氧化硫等仍然存在于高爐煤氣中，而這些物質均具備一定的腐蝕性，這就會導致高爐煤氣管道在運輸這些氣體的過程中受到腐蝕。在使用干法除塵的過程中，這些物質以氣態的形式而粗在，但是隨著其傳輸距離越來越長，煤氣管道的溫度也在逐漸降低，就會導致冷凝水的析出，而這些氣體又可以與水發生反應，從而形成具氫離子的酸性腐蝕物質，因此，對于含有二價鐵離子的高爐煤氣管道而言具有較大的腐蝕性，尤其是這些氣體與水結合或會出現硫酸與亞硫酸，具有強烈的腐蝕性。

1.2 電化學腐蝕

由于除塵的方法為干法除塵，因此導致在高爐煤氣管道包含的硫酸鹽以及氯化物的產生。這些物質在冷凝水中成為了鹽離子，此時便形成了微電池，微電池可以與由碳鋼支撐的高爐煤氣管道發生化學反應，從而導致高爐煤氣管道出現腐蝕的問題，即電化學腐蝕問題，其中含有的鹽離子越多，腐蝕的速度就會越快，因為溶液中的導電率增大，在電位差的影響下，高爐煤氣管道就會因為反應而損失自己的鐵，從而導致其被腐蝕。在其電位差的影響下，這種反應會持續地進行，并且形成氫氧化鐵，在高爐煤氣管道中以非晶體的狀態析出，從而導致高爐煤氣管道的內壁出現了疏松多孔的結果，其抗腐蝕的能力也在逐漸下降，甚至有利于氧氣的結合，從而導致鐵發生了氧化還原反應，對于高爐煤氣管道的腐蝕作用增加。

1.3 氯離子

鋼鐵企業的高爐煉鐵的鐵礦石通常需要通過海運運輸，在這個過程中，由于鐵礦石所具有較大的塵土，因此在運輸的過程中會通過灑水的方式將其所含有的塵土壓下來，因為運輸的方式為海運，而靠近海或者在海上的時候，淡水資源遠遠比海水資源寶貴，因此，大多數的運輸商會選擇使用海水作為壓塵的水，而海水中含有大量的氯化鈉，在這個過程中，鐵礦石中就含有了大量的氯化鈉，也就是氯離子，因此其在進行高爐煉鐵的過程中，就會產生大量的氯氣進入高爐煤氣管道中，而通過干法除塵并不能去除這些氯氣，當這些氯氣與冷凝水相結合后，就會形成鹽酸物質，鹽酸具有一定的腐蝕性，因此，會對高爐煤氣管道造成腐蝕損害，且由于冷凝水有限，這就會導致水與氯氣結合后所產生的鹽酸的濃度過高，濃度越高其腐蝕性越高，且在高爐煤氣管道中存在著一層氧化物薄膜，鹽酸可以通過破壞這個氧化物薄膜而進一步腐蝕高爐煤氣管道，并且生成更多的水分子，這些氯離子可以與氧化鐵發生反應。

1.4 管內磨損與應力

在高爐煤氣管道當中，腐蝕最嚴重的部位通常為焊接處與伸縮膨脹節，因為在這各部位會受到應力與磨損的作用，高爐煤氣雖然已經進行了除塵操作，但是仍然存在著一些雜質會對煤氣管道產生磨損的作用，破壞其內壁的氧化物薄膜，導致其發生電化學反應更加容易，甚至會大致其電極電位下降，從而形成腐蝕電池陽極，加快了高爐煤氣管道的腐蝕作用。

2 高爐煤氣管道的防腐措施

隨著我國對鋼鐵的需求量逐漸加大，鋼鐵廠需要進行的高爐煉鐵的工作也越來越繁重。與此同時，所產生的高爐煤氣也越來越多，因此對于高爐煤氣管道的防腐工作也越來越重要，為了避免出現安全事故并且幫助企業節約開始，需要對高爐煤氣管道進行防腐措施，其中主要包括控制高爐原料、改進煤氣系統、涂敷防腐涂層以及優化管道系統設計及加強管道監測控制，從而提升我國高爐煤氣管道的抗腐蝕能力，減少發生泄漏的風險，幫助企業節約燃料，并且提升工作環境的安全性。

2.1 控制高爐原料

減少入爐原料的Cl、S 含量，從源頭上減少高爐煤氣中的酸性成分，從而降低腐蝕現象的發生率。可采取的措施有：不用噴灑過海水的進口礦；合理控制氯化鈣添加劑的噴灑量，或者改用噴灑無氯、低氯的其他添加劑；合理控制噴煤工藝中的S 含量。

2.2 改進煤氣系統

增加噴堿設施對煤氣進行處理，控制煤氣冷凝水酸性腐蝕。如在高爐煤氣凈化設備后加設煤氣洗滌塔裝置，對煤氣用NaOH 溶液噴淋予以洗滌，去除煤氣中的氯、硫等酸性離子。在TRT 出口之后的低壓煤氣管道外加設套管，向套管內通入低壓熱流體（預熱后的空氣），通過熱流體加熱煤氣，防止煤氣溫度低于露點溫度，從而減少煤氣管道中的冷凝水，以達到減輕管道腐蝕的目的。套管材質使用與高爐煤氣管道材質一樣的碳鋼，外設保溫層，采用巖棉制品進行保溫。同時在運行過程中加強對煤氣管道進行排水或保證連續排水，以減少煤氣輸送過程中雜質的沉積和水蒸汽的冷凝。

2.3 涂敷防腐涂層

首先在煤氣管道涂上一層非金屬物質，如瀝青、塑料、搪瓷等（防止電化學腐蝕），然后在該層上涂敷防酸腐蝕涂料，如VEGF 材料(乙烯基樹脂玻璃鱗片)、聚脲、環氧膠泥、環氧涂料等。

2.4 優化管道系統設計及加強管道監測控制

選擇合適的煤氣流速、管道坡度防止磨損腐蝕；對焊接或加工后的管道進行熱處理防止應力腐蝕；加強對煤氣管道壁厚的監測，針對因煤氣腐蝕而可能出現管道泄漏的地方，應盡早發現，及時處理；一旦出現泄漏，應立刻采取帶壓堵漏的方法進行補救。

3 結語

對于運送高爐煤氣的高爐煤氣管道應當慎重對待，如果高爐煤氣管道因為腐蝕等問題出現了裂縫或者孔洞，一旦高爐煤氣發生泄漏，其中的一氧化碳進入空氣中，不僅容易導致現場的工作人員出現一氧化碳中毒，還有可能會導致其發生爆炸等問題，對于現場的工作人員的生命安全構成威脅，一旦發生爆炸事故，在鋼鐵企業中便有可能會產生連鎖反應，最終發生大型的事故。導致高爐煤氣管道發生腐蝕的原因主要有酸性物質、電化學腐蝕、氯離子以及管內磨損與應力。