付重重

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢430223）

橡膠膜密封煤氣柜的腐蝕及防護(hù)

付重重

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢430223）

結(jié)合武鋼三煉鋼8萬(wàn)m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜的檢修，對(duì)橡膠膜密封轉(zhuǎn)爐煤氣柜的腐蝕及其防護(hù)做了介紹，提出了詳細(xì)的煤氣柜防腐方案。

橡膠膜密封煤氣柜；轉(zhuǎn)爐煤氣；腐蝕；防護(hù)

1 概述

在現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)爐煤氣柜是一個(gè)極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，起著儲(chǔ)存輸配煤氣、平衡管網(wǎng)壓力的關(guān)鍵作用。轉(zhuǎn)爐煤氣柜大多采用橡膠膜密封煤氣柜，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工精度要求低，操作維護(hù)方便，技術(shù)成熟，安全可靠，工程與運(yùn)行費(fèi)用均較低，得到許多鋼鐵企業(yè)的青睞。但是，隨著該類型煤氣柜近年來(lái)的廣泛應(yīng)用，其運(yùn)行中的一些弊端逐漸顯現(xiàn)，其中由于煤氣柜底板及底部側(cè)板的腐蝕而導(dǎo)致的煤氣泄漏故障尤為突出。

武鋼8萬(wàn)轉(zhuǎn)爐煤氣柜，1995年投產(chǎn)，2004年大修一次。于近期出現(xiàn)了側(cè)板焊接點(diǎn)處銹蝕，氣柜四周出現(xiàn)多處一氧化碳含量超標(biāo)等現(xiàn)象，不得不于近期進(jìn)行停氣檢修?，F(xiàn)重點(diǎn)對(duì)該氣柜出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和研討，對(duì)檢修的情況作了介紹，并提出問(wèn)題的解決方案。

2 存在的問(wèn)題

該氣柜自投產(chǎn)已使用了15年，運(yùn)行狀況一直較為良好，2004年進(jìn)行了大修，更換了密封橡膠膜等關(guān)鍵設(shè)備。自2010年以來(lái)，操作人員發(fā)現(xiàn)氣柜最下段的部分側(cè)板出現(xiàn)了肉眼可見(jiàn)的銹蝕現(xiàn)象，氣柜側(cè)板與柜底板的交界面的某些部位出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，同時(shí)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)氣柜四周出現(xiàn)多處一氧化碳含量超標(biāo)。因此，對(duì)氣柜進(jìn)行了停氣檢查，組織技術(shù)人員進(jìn)入氣柜了解情況，發(fā)現(xiàn)氣柜的底板的某些區(qū)域出現(xiàn)了麻點(diǎn)狀腐蝕，底板上面出現(xiàn)了積水情況，并且底板某些區(qū)域出現(xiàn)了肉眼可見(jiàn)的鼓起或凹下，同時(shí)從內(nèi)部發(fā)現(xiàn)最下兩帶側(cè)板有脫焊的現(xiàn)象，大面積的鐵銹隨處可見(jiàn)。

3 針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究分析

腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導(dǎo)致金屬，環(huán)境及其構(gòu)成等功能受到損傷的現(xiàn)象。具體到轉(zhuǎn)爐煤氣柜所受的腐蝕，大致可分為以下幾類：

（1）化學(xué)腐蝕：是指金屬在外界條件作用下，發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，例如金屬在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如氧化還原反應(yīng)，而造成的金屬腐蝕現(xiàn)象。

（2）電化學(xué)腐蝕：其實(shí)也是屬于化學(xué)腐蝕的一種，但更為常見(jiàn)、更為普遍。是指金屬在外界條件下，與外界物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)其反應(yīng)原理，又可將其分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩種。其反應(yīng)原理分別為：

（1）吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時(shí))：

吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，繼續(xù)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(qiáng)時(shí))：

進(jìn)入氣柜的轉(zhuǎn)爐煤氣約有10℃的降溫過(guò)程，故有大量的飽和水、機(jī)械水析出，可統(tǒng)稱為冷凝水，呈弱酸性，主要溶解有SO2、SO3、CO2等組分。同時(shí)，轉(zhuǎn)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(diǎn)，并且高溫高濕。在這其中以煤氣柜柜底板以及底部側(cè)板所處的環(huán)境最為惡劣。

綜合這些現(xiàn)象和理論可得出初步結(jié)論：橡膠膜密封轉(zhuǎn)爐煤氣柜出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。而我們?cè)跉夤駜?nèi)部發(fā)現(xiàn)的底板上部出現(xiàn)的包有水的鐵銹突起，對(duì)其水包進(jìn)行化驗(yàn)顯示其呈弱酸性，而且處在干濕交界面的鋼板，產(chǎn)生的腐蝕最為嚴(yán)重，以上這些都驗(yàn)證了出現(xiàn)的腐蝕種類屬于吸氧腐蝕。

針對(duì)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(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無(wú)數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負(fù)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(duì)柜底板上部和下部側(cè)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(zhì)，呈弱酸性，同樣發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。長(zhǎng)此以往，煤氣柜的底板、側(cè)板很有可能發(fā)生腐蝕穿孔等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致煤氣泄漏等故障，進(jìn)而造成難以估量的嚴(yán)重后果。

為了盡可能減少煤氣柜腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，必須從設(shè)計(jì)、施工等一系列過(guò)程進(jìn)行有效的控制。在設(shè)計(jì)上，例如在氣柜的選址時(shí)就要預(yù)先對(duì)該區(qū)域的土質(zhì)、大氣環(huán)境、氣候等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，綜合考慮，同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如充分優(yōu)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(zhì)量等等。當(dāng)然，僅僅這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，沒(méi)有從源頭上解決腐蝕問(wèn)題，還需要對(duì)煤氣柜進(jìn)行防腐方面的考慮。

防腐就是通過(guò)采取各種手段，保護(hù)容易銹蝕的金屬物品，來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)其使用壽命的目的，通常采用物理防腐，化學(xué)防腐，電化學(xué)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(hù)層法，在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬制品與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止腐蝕。

（2）改變材料法，參考濕式柜，設(shè)計(jì)水泥材質(zhì)的基礎(chǔ)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(cè)板改為耐腐蝕的合金，例如不銹鋼，亦可以達(dá)到防腐的目的。

（3）電化學(xué)保護(hù)法，利用原電池原理進(jìn)行金屬的保護(hù)，設(shè)法消除引起電化腐蝕的原電池反應(yīng)。電化學(xué)保護(hù)法分為陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩大類。應(yīng)用較多的是陰極保護(hù)法，陰極保護(hù)法又分為犧牲陽(yáng)極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法兩大類。

犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，此法是將活潑金屬，如鋅或鋅的合金，連接在被保護(hù)的金屬上，當(dāng)發(fā)生電化腐蝕時(shí)，這種活潑金屬作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因而減小或防止被保護(hù)金屬的腐蝕。

犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法化學(xué)方程式：

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

上述的三種煤氣柜防腐方法的優(yōu)點(diǎn)與不足：

（1）保護(hù)層：目前最為常用，即往氣柜底板等區(qū)域涂上特制的環(huán)氧防腐涂料涂層（推薦HL52-3環(huán)氧煤瀝青），成本較低，有一定的效果，但是有其局限性，無(wú)法杜絕腐蝕現(xiàn)象。幾乎在所有鋼鐵企業(yè)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(hù)層的選材，涂層的厚度，材料的質(zhì)量以及現(xiàn)場(chǎng)的使用環(huán)境的變化而變化。

（2）改變材料法：這樣的工程在國(guó)外濕式煤氣柜改單段橡膠膜密封煤氣柜中已完全實(shí)現(xiàn)，并且應(yīng)用效果較好，應(yīng)用濕式柜的水泥基礎(chǔ)，代替了干式柜的底板和底部側(cè)板，完全可以杜絕氣柜下半部分的腐蝕情況，但目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，技術(shù)還不成熟，客戶認(rèn)可度不高，投資預(yù)計(jì)比干式柜要稍高一些。同時(shí)水泥基礎(chǔ)與鋼板的連接，即金屬與非金屬的連接，其密封性能還需進(jìn)一步驗(yàn)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(cè)板的腐蝕，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有這樣的先例。

（3）電化學(xué)保護(hù)法：以前運(yùn)用較少，該方法在石油、化工等行業(yè)運(yùn)用較成熟，移植過(guò)來(lái)需要解決不少難題，而且其成本、效果需要進(jìn)一步分析。目前在鋼鐵企業(yè)也逐漸有了應(yīng)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(xué)防腐中的犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，目前防護(hù)效果良好，防護(hù)成本亦沒(méi)有太高。

4 形成整改意見(jiàn)

具體到該氣柜出現(xiàn)的腐蝕漏氣現(xiàn)象，為了配合武鋼方面進(jìn)行的停氣檢修，我們提出了長(zhǎng)期防腐和短期補(bǔ)漏兩個(gè)方案。

4.1 長(zhǎng)期方案

更換底板、最下兩帶側(cè)板，并涂保護(hù)層，新增電化學(xué)防腐蝕，采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。此方法適合在氣柜腐蝕較嚴(yán)重，必須進(jìn)行停氣大修的情況下應(yīng)用，工序較為復(fù)雜，需要時(shí)間較多，成本較高，但是理論上防腐效果會(huì)很好。

4.2 短期方案

對(duì)出現(xiàn)漏點(diǎn)的鋼板進(jìn)行補(bǔ)焊，腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域重新涂防腐層。此方法適合在氣柜腐蝕并不嚴(yán)重，同時(shí)為了保證生產(chǎn)不允許長(zhǎng)期停氣的情況，工序簡(jiǎn)單，耗時(shí)不多，成本低，但是只能作為臨時(shí)過(guò)渡方案，難以保證氣柜的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

5 實(shí)施效果及結(jié)論

在武鋼的8萬(wàn)轉(zhuǎn)爐煤氣柜的停氣檢修中，經(jīng)業(yè)主與設(shè)計(jì)、施工方的協(xié)調(diào)，為了保證生產(chǎn)，業(yè)主最終決定采用短期方案。只對(duì)腐蝕嚴(yán)重的部位進(jìn)行了部分補(bǔ)焊，如側(cè)板與底板的交界面進(jìn)行了補(bǔ)焊，對(duì)氣柜底板進(jìn)行了清洗，在較短時(shí)間內(nèi)再次投入了運(yùn)行，目前運(yùn)行正常，效果尚可，但長(zhǎng)遠(yuǎn)的效果還需要時(shí)間和實(shí)踐的檢驗(yàn)。

用作轉(zhuǎn)爐煤氣回收的橡膠膜密封煤氣柜是容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的，它運(yùn)行的特點(diǎn)和惡劣的工作環(huán)境決定了這一點(diǎn)，并且其腐蝕的類型主要是電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。這種腐蝕的速度快，后果嚴(yán)重，可能引起煤氣泄漏，威脅著企業(yè)員工的安全和煤氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，所以必須對(duì)氣柜的腐蝕加以防護(hù)?，F(xiàn)行的氣柜的防護(hù)方法主要有三種，包括保護(hù)層法、改變材料法、犧牲陽(yáng)極保護(hù)法等等，這些方法原理不同，適用的場(chǎng)合也不同，需要對(duì)氣柜腐蝕的原因加以深究后加以抉擇。與此同時(shí)提高煤氣柜設(shè)計(jì)、建設(shè)、操作、運(yùn)行的水平，保證氣柜良好的工作狀況，這才是煤氣柜能夠長(zhǎng)時(shí)間高效、平穩(wěn)、安全運(yùn)行的保障。

[1]羅松，王武.30000 m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜大修技術(shù)改造[J].冶金動(dòng)力，2010，6(1)：53－63.

[2]左建平，陳盈.10萬(wàn)m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜回收系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)[J].冶金動(dòng)力，2010，6(1).

[3]鋼鐵企業(yè)燃?xì)庠O(shè)計(jì)參考資料(煤氣部分)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

[4]羅平.30000 m3干式氣柜不安全問(wèn)題與改進(jìn)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，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(yè)于華中科技大學(xué)供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)，碩士研究生學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事冶金燃?xì)庠O(shè)計(jì)及研發(fā)工作。