钢厂煤气管道内腐蚀原因及防腐涂料的选用研究.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 189 钢厂煤气管道内腐蚀原因及防腐涂料的选用研究 宋志鹏 唐山钢铁集团有限责任公司,河北 唐山 063600 摘要:摘要:钢厂煤气管道作为一种重要的生产配套设施,在管道内腐蚀的发生过程中,很可能会导致设备使用寿命的缩短,从而增加生产安全的风险。文章根据本人的工作经历,分析了煤气管道的腐蚀机理以及影响煤气管道腐蚀的因素,并根据钢厂煤气管道的具体情况,对其内腐蚀的原因进行了详细的分析,最后提出了一些有关防腐涂料的应用方面的建议,以便在以后的工作中更好地进行。关键词:关键词:煤气管道;钢厂;内腐蚀;防腐涂料 中图分类号:中图分类号:TQ637 0 引言 高炉煤
2、气、焦炉煤气和转炉煤气是炼铁、炼焦和炼钢所产生的副产品。在炼钢过程中,副产气体是炼钢装置的重要燃料。副产气体经管线运输,长期运行后,管线会产生腐蚀现象,不但会在管线外部产生腐蚀,而且还会在管线内产生腐蚀、漏损,严重影响到管线的使用寿命和管网运输安全,甚至造成人身伤害。介绍了钢铁厂燃气管线的内部腐蚀机理和防护方法。1 腐蚀机理的研究 经过长时间的观察,我们发现,在使用干式除尘的高炉煤气中,主要是由金属的电化学腐蚀所导致的,因为干式除尘在工艺上没有进行大量的水的喷洒,导致了含氯离子的可溶性盐仍然存在于煤气中,并随着工艺的进行最终以溶液的形式存在于装置或者管道中,这就为电化学的发生提供了条件。通过对
3、现场的分析,找出了燃气管道的腐蚀形式。1.1 大面积点蚀 点蚀是一种以微小孔洞形态存在的腐蚀现象,它是一种严重的管线腐蚀问题,点蚀在金属表面上的面积很小,但却很深,当空气进入装置后,会产生大量的蚀坑,从而降低装置的使用寿命。1.2 缝隙腐蚀 管道或者设备之间的连接很容易产生缝隙腐蚀,当液体性质的溶液因为受到阻挡而暂时停留在管道或者设备内时,就很容易产生缝隙腐蚀,造成缝隙腐蚀的原因主要是酸性溶液和中性的腐蚀溶液都会对连接件连接处、焊接处造成腐蚀。1.3 应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂主要是因为设备在实际工作中会受到拉伸或温度的影响而引起应力的变化,在应力变化的过程中,因为有腐蚀介质的存在,会在一定程
4、度上加剧设备或者管道的腐蚀。在强腐蚀性环境中,即便是高韧性的钢,在长时间的腐蚀作用下,也有可能发生脆性破坏,且破坏前没有任何预兆,从而导致极为严重的后果。2 影响煤气管道腐蚀速率的因素 燃气管道的腐蚀速度是指燃气管道在一段时间内发生的侵蚀速度,它能直观地反应出燃气管道受到的侵蚀的严重程度,因此,在实际工作中,必须对燃气管道侵蚀速度的影响因素进行分析和研究。经过对其进行了分析和研究,得出了以下几个方面的影响因素。2.1 煤气的含水量 电化学腐蚀是导致管道腐蚀的根本因素,当发生电化学腐蚀的时候,水是电化学发生的必要条件,不管是气态的水,还是液体的水,在实际的工艺过程中,大部分的水都是含有盐离子的,
5、而水溶性盐离子的存在又是发生电化学反应的基础,所以,在其他条件一样的情况下,水的含量越高,在生产过程中产生的水中所含的腐蚀性物质就越多,这就加速了管道的腐蚀。2.2 煤气的温度 燃气温度对管道的影响主要有两个方面,一是因为燃气的温度比较高,会形成析出的凝结水,加剧了离子的溶解,从而对管道的腐蚀速率进行了影响。另外一方面,是因为在高温条件下,电化学反应的速度中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 190 将会加快,从而进一步加剧了管线的腐蚀。2.3 冷凝水的 pH 值 如果冷凝水的 pH值为酸性,则管道的 pH值越低,腐蚀速度就越快,如果酸度越大,则会发生析氢腐蚀,从而加重管道的腐蚀。2.4 氯离
6、子的含量 溶液中的氯离子浓度越高,液体的导电能就越高,从电化学的观点来看,可以加速电化学反应的发生。3 钢厂煤气管道内腐蚀的具体原因分析 天然气的组成对天然气管道的内蚀有很大影响。气体中的硫化物、氯化物及其它腐蚀性物质在气体管道内壁形成的凝结水薄膜作用下,与金属管道产生电化学腐蚀。3.1 高炉煤气管道腐蚀 近年来,随着高炉干法除尘技术在大中型高炉中的推广使用,导致了炉膛内气体管线和辅助设备的迅速腐蚀破坏。在高炉煤气管线中,氯离子、酸凝结水等是引起管线腐蚀、泄漏的主要原因。奥氏体不锈钢对氯离子有较强的抗蚀性,氯离子很容易被其表面的钝化膜所吸收,并与其表面的阳离子发生反应,生成可溶于水的氯化物,从
7、而产生点蚀孔,然后,在应力的影响下,裂纹会在点蚀孔内成核、生长,不锈钢的腐蚀是由氯离子引起的点腐蚀与应力腐蚀的复合形式1。碳钢在氯盐环境下的腐蚀表现为两种形式:一种是均质腐蚀,另一种是点蚀;一种是点蚀发生的必需条件;一种是氯离子对点蚀发生的加速作用,使其对点蚀发生的敏感性显著增加。3.2 焦炉煤气管道腐蚀 焦炉气中硫化氢含量过高是引起管线腐蚀的主要原因。通过对硫化氢与焦炉煤气的腐蚀进行了分析,结果表明硫化氢的浓度由 5 mg/m3至 300 mg/m3时,焦炉煤气的腐蚀速率是原来的4倍以上。在焦炉煤气中,H2S 气体溶解在冷凝水之后,会形成氢硫酸,它会被部分电离,从而产生氢离子,而单质铁会取代
8、氢离子,从而产生氢气,反应式为:2H+FeFe2+H2焦炉煤气中还含有萘、甲苯等杂质,析出的萘晶体以及甲苯不溶物等固体物质沉积在管道内,容易导致煤气管道堵塞,冷凝水不容易排出,这也是造成焦炉煤气管道产生的电化学腐蚀加剧的一个重要原因。3.3 转炉煤气管道腐蚀 在炼钢过程中,CO2在炼钢过程中容易与凝结水发生反应,形成碳酸,碳酸再通过电离产生 H+,与炼钢产生电化学反应。气体管道的腐蚀不仅与气体组成有关,还与气体温度、气体冷凝水量、管道结构、管道材质等有关。因气体凝结水的影响,气体管道的环焊缝、支架、排水口、排水阀、排水管、排水罐等排水口、排水口和排水口等排水设备,以及管道变径部位,是气体管道内
9、部腐蚀最容易发生的部位。4 煤气管道内防腐涂料 为解决钢铁厂架空气体管线和附属设备内壁上的电化学腐蚀问题,在管线内壁涂上一层防腐涂层,达到屏蔽和缓蚀的效果。要以煤气介质的特性、腐蚀环境等为依据,来选择防腐涂料的种类、涂刷道数及漆膜厚度,并采取经济、合理、具备施工条件的防腐工艺。本发明涉及一种防腐蚀涂层,其主要成分为:成膜物质、防腐蚀颜料、溶剂和各种添加剂。按成膜材料的不同,通常使用的是环氧树脂,聚氨酯等。环氧树脂指的是在结构中包含两个或两个以上环氧基的一类高聚物树脂。是现在使用最多的一种防腐涂料,它有很好的附着力和很好的耐化学物质,特别是耐碱性,但其不足之处是耐候性和耐热性较差。对环氧树脂进行
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