淺述南鋼煤氣管道腐蝕預(yù)防與治理技術(shù)

李耀駒

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司，江蘇南京 210044）

前言

煤氣作為鋼鐵生產(chǎn)的能源介質(zhì)，在鋼鐵生產(chǎn)、冶煉、軋鋼、發(fā)電過程中發(fā)揮著重要的作用。管道作為儲存、輸送煤氣的主要設(shè)備，在廠區(qū)構(gòu)成了復(fù)雜的能源介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。煤氣管道的安全不僅關(guān)乎著企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，更關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

南鋼廠區(qū)現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣管道12 km，高爐煤氣管道11 km，轉(zhuǎn)爐煤氣管道10 km，混合煤氣管道12 km。其中轉(zhuǎn)爐煤氣管道受腐蝕影響最大，煤氣泄漏故障最多。

1 煤氣管道存在的問題

根據(jù)現(xiàn)場觀察，由于腐蝕，煤氣系統(tǒng)的煤氣柜、閥門、換熱器、煤氣風(fēng)機(jī)、波紋補償器、煤氣管道、排水器、排水器落水管等設(shè)施，均存在不同程度的腐蝕。腐蝕最嚴(yán)重的部位是煤氣管道排水器落水管。

煤氣管道波紋補償器的不銹鋼波紋管厚度一般在3 mm左右，無法采用大面積在線焊接的方式堵漏，因此治理難度最大。

煤氣排水器落水管喇叭口壁厚一般只有4～6 mm，作為煤氣冷凝水集中收集部位，是腐蝕的重災(zāi)區(qū)，由于該部位形狀不規(guī)則，堵漏難度也較大。

煤氣排水器作為收集排放冷凝水的主要設(shè)備，也較易損壞。

2 南鋼煤氣管道冷凝水化學(xué)分析

為了分析煤氣設(shè)施腐蝕原因，分別對南鋼高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣管道冷凝水進(jìn)行化學(xué)分析，具體成分見表1。

表1 南鋼煤氣管道冷凝水化學(xué)成分分析

由表1 可知，1#測點為高爐煤氣排水器冷凝水Cl-含量為20 mg/L，2#測點轉(zhuǎn)爐煤氣排水器冷凝水Cl-含量150 mg/L，已超304 不銹鋼材質(zhì)正常承受值（25 mg/L）的5 倍。Cl-加速材質(zhì)表面鈍化膜的破壞，形成局部點狀腐蝕。

除了Cl-對鋼鐵材質(zhì)的腐蝕之外，電化學(xué)腐蝕也是重要的因素。煤氣冷凝水中溶解了大量CO2，且水中含有多種離子，使得形成的冷凝水具有一定導(dǎo)電性，在金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生FeCO3，這與XRD檢測法［1］檢測出的煤氣管道冷凝水沉積物主要為FeCO3的結(jié)果相同。由于CO2處于過量狀態(tài)，就會使得腐蝕反應(yīng)持續(xù)發(fā)生。

3 解決方案

3.1 煤氣管道及附屬設(shè)施材質(zhì)的選擇

煤氣管道主材使用的是耐蝕鋼Q345NS，焊接采用J427CrCuSb 焊條或H09CrCuSb/Q-09CrCuSb 焊絲，多層多焊，嚴(yán)控焊縫質(zhì)量，焊縫要全熔透，但要避免較長時間高溫，以免鋼板性能發(fā)生改變。管道外側(cè)打坡口，打底、填充、蓋面，管道里縫為清根、蓋面，焊縫區(qū)域的防腐質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。

鋼的牌號和化學(xué)成分（熔煉分析）應(yīng)符合表2規(guī)定，力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表3要求。

表2 鋼的牌號和化學(xué)成分

表3 力學(xué)性能和工藝性能

Q345NS 鋼板和鋼帶的耐腐蝕性能按照《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》（GB 10124-88），在溫度20 ℃、硫酸濃度20%，全浸24 h 條件下，腐蝕速率為不大于10 mm/a（0.89 mg/cm2·h，相對于Q235B 腐蝕速率為30%）；在溫度70 ℃、硫酸濃度50%、全浸24 h 條件下，平均腐蝕速率為不大于250 mm/a（22.4 mg/cm2·h，相對于Q235B腐蝕速率為50%）。［2］

管道內(nèi)、外防腐方法為內(nèi)部涂厚度＞200 μm 的環(huán)氧煤瀝青，外部涂刷2遍底漆、2遍面漆，底漆和面漆厚度均＞250 μm。

管道附屬設(shè)備波紋補償器用材為254Mo 合金，煤氣管道法蘭、排水器落水管、排水管用材為316L不銹鋼。

3.2 煤氣冷凝水落水管喇叭口治漏過程

排水器落水管采用大口徑的喇叭口，使它足以將現(xiàn)有的喇叭口包裹在內(nèi)。將選用的喇叭口沿中軸線一切為二，同時，將連接喇叭口的等口徑短管也一切為二。

一般對煤氣泄漏點封堵采用的是化學(xué)堵漏方式，但考慮到化學(xué)堵漏為臨時性措施，不能保證零泄漏，所以必須對泄漏點進(jìn)行鋼板焊接。

漏點在經(jīng)過化學(xué)堵漏后進(jìn)行鋼板焊接步驟如下。

（1）將半個短管與排水器一次閥法蘭進(jìn)行焊接。

（2）在半個短管上開DN20 的孔洞，在開孔處焊接一組短管及閥門。

（3）由于焊接過程中煤氣堵漏點加熱后容易發(fā)生泄漏，為保證泄漏處不因產(chǎn)生混合氣體而引發(fā)局部爆燃，需在DN20 閥門處持續(xù)通入氮氣，同時使泄漏的冷凝水從DN20口徑處流出。

（4）兩塊短管焊接完成后，沿短管敷上半個大口徑喇叭口，并將喇叭口和管道焊接在一起。

（5）在喇叭口最后收口焊接時，由于整體泄漏密閉空間即將封閉，因此必須加大氮氣進(jìn)氣量，保證密閉空間中氮氣量大于煤氣量。

3.3 煤氣管道波紋補償器在線包覆步驟

（1）檢查確認(rèn)包覆式補償器的尺寸，符合現(xiàn)場安裝要求。對焊接管道測厚，厚度應(yīng)不低于6 mm。

（2）準(zhǔn)備相應(yīng)安全措施（如安全帶、防火布、滅火器、報警器等）。

（3）確保煤氣管道內(nèi)部煤氣處于正壓、正常流通狀態(tài)。

（4）對舊的補償器拉桿、拉桿附件進(jìn)行割除，對新的補償器進(jìn)行修理。

（5）對舊的補償器包覆兩層防火布。

（6）將新的補償器下半部吊裝至管道上，使用手拉葫蘆固定，將新的補償器上半部吊裝至管道上，完成補償器上、下兩部分對接。

（7）在新補償器底部和上部，分別開DN25 的孔，在開孔處焊接一組短管及閥門，從底部通入氮氣，從上部開孔處放散氮氣，保證新補償器內(nèi)部處于微正壓狀態(tài)。

（8）將新的補償器和管道接觸面滿焊，新補償器的兩半不銹鋼接觸部分由氬弧焊接完成。

3.4 通過檢測手段提早發(fā)現(xiàn)隱患

3.4.1 壁厚檢測

對需重點維護(hù)的管道或有明顯腐蝕和沖刷減薄的彎頭、三通管徑、大小頭突變部位及相鄰直管部位采取定點測厚和抽查方式進(jìn)行壁厚測定，每測點測量不少于4 個數(shù)據(jù)，并與上次檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析判斷。

3.4.2 管道漏磁檢測

碳鋼管道腐蝕檢測主要采用漏磁檢測，對腐蝕減薄情況進(jìn)行快速檢測。對于結(jié)構(gòu)受限無法進(jìn)行漏磁檢測或者漏磁檢測發(fā)現(xiàn)明顯減薄部位，應(yīng)進(jìn)一步采用超聲檢測進(jìn)行定點精確測厚，最終測厚結(jié)果以《承壓設(shè)備無損檢測》（NB/T 47013-2015）評定為準(zhǔn)。采用漏磁檢測法進(jìn)行快速檢測，推薦被檢管道壁厚6～30 mm，最大涂層厚度6 mm（非鐵磁性材料），周向傳感器間距25 mm，軸向采樣間距5 mm，最小缺陷檢出能力為壁厚深度20%。［3］

4 結(jié)束語

鋼鐵生產(chǎn)過程中隨著工藝、原料、產(chǎn)量的變化，各種介質(zhì)管道的腐蝕也會發(fā)生變化。煤氣管道防治腐蝕作為一項長期性課題，只有動態(tài)掌握各工藝生產(chǎn)參數(shù)和化學(xué)數(shù)據(jù)，及時對預(yù)防措施和治理方案進(jìn)行調(diào)整，才能切實達(dá)到防治效果，為企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運行提供保障。