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        熱電廠供熱管網(wǎng)全生命周期腐蝕控制技術(shù)研究

        2021-12-22 09:13:27田甜
        家園·電力與科技 2021年12期
        關(guān)鍵詞:供熱管網(wǎng)全生命周期熱電廠

        田甜

        摘要:本文針對熱電廠供熱管網(wǎng)中一般性腐蝕、鋼材材質(zhì)腐蝕、應(yīng)力腐蝕的原因展開分析,通過研究供熱管網(wǎng)全生命周期中,腐蝕源識別環(huán)節(jié)、材料篩選環(huán)節(jié)、管網(wǎng)設(shè)計環(huán)節(jié)、施工與安裝環(huán)節(jié)、運行管理環(huán)節(jié)、檢測與檢修環(huán)節(jié)中腐蝕控制要點,其目的在于積累熱電廠供熱管網(wǎng)腐蝕控制經(jīng)驗,延長熱電廠供熱管網(wǎng)的使用壽命。

        關(guān)鍵詞:熱電廠;供熱管網(wǎng);全生命周期;鋼材材質(zhì)腐蝕

        在熱電廠運行過程中,其產(chǎn)生的余熱會作為地區(qū)的輔助熱源,從而起到提高資源利用率的作用。在熱電廠供熱管網(wǎng)運行期間,受到內(nèi)部循環(huán)水腐蝕、外部環(huán)境腐蝕的影響,在管網(wǎng)全生命周期應(yīng)用中,容易出現(xiàn)滲漏問題,威脅到管網(wǎng)運行安全性?;趯嶋H應(yīng)用情況,做好全生命周期腐蝕控制工作,對于降低腐蝕問題帶來的負(fù)面影響,延長熱電廠供熱管網(wǎng)使用壽命有著積極的意義。

        1熱電廠供熱管網(wǎng)常見腐蝕及原因

        1.1一般性腐蝕

        在熱電廠供熱管網(wǎng)運行期間,存在一般性腐蝕問題,其主要是指管網(wǎng)介質(zhì)所帶來的腐蝕問題。具體體現(xiàn)在以下幾方面:(1)水腐蝕,是指由于管網(wǎng)排水后殘留水含有的氧氣、二氧化碳、氯化鎂、氫氧化鈉等物質(zhì)對供熱管網(wǎng)造成的電化學(xué)腐蝕。(2)氧氣腐蝕,是指管網(wǎng)中溶解氧將水中的Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3沉淀而造成的管網(wǎng)腐蝕,從而在管網(wǎng)內(nèi)

        形成黑色水墨,并將管道腐蝕出點狀或潰瘍狀凹痕。(3)碳酸腐蝕,是當(dāng)供暖水中存在大量二氧化碳時,與水結(jié)合形成弱酸性水,PH值降低,進(jìn)而與鋼管發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕現(xiàn)象。碳酸腐蝕屬于麻點腐蝕。(4)氯離子腐蝕,是氯化鎂引起的電化學(xué)腐蝕。由于氯化鎂易溶于水,當(dāng)供暖水中含有部分氯化鎂時,易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(5)堿腐蝕,是指因供暖水中殘留一定濃度的氫氧化鈉而造成的鋼管電化學(xué)腐蝕。

        1.2鋼材材質(zhì)腐蝕

        在熱電廠供熱管網(wǎng)運行期間,也存在鋼材材質(zhì)腐蝕問題,主要種類及原因如下:(1)孔洞狀腐蝕,此類問題出現(xiàn)的主要原因在于,受到機(jī)械應(yīng)力作用后所產(chǎn)生的腐蝕狀態(tài),如外部撞擊作用下造成了鋼管表面防護(hù)膜損壞問題,從而導(dǎo)致表面損傷問題。(2)面下腐蝕,即鋼材料由于質(zhì)量問題(加重皮、夾層等),這也為介質(zhì)侵蝕創(chuàng)造了條件,從而導(dǎo)致面下腐蝕問題。

        1.3應(yīng)力腐蝕

        除上述提到的腐蝕種類外,供熱管網(wǎng)全生命周期運營中,也存在應(yīng)力腐蝕問題。此類問題是指在溫度應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下,造成的腐蝕現(xiàn)象。具體體現(xiàn)在鋼管保護(hù)膜受損,影響到管材完整性。從實際應(yīng)用情況來看,應(yīng)力腐蝕問題的出現(xiàn),主要通過介質(zhì)加熱、溶解氧溢出的途徑產(chǎn)生其他氣體,如二氧化碳、氫氣等,二氧化碳溶于水后也會形成酸性介質(zhì),從而導(dǎo)致鋼管保護(hù)層出現(xiàn)侵蝕性問題。

        2供熱管網(wǎng)全生命周期腐蝕控制技術(shù)

        2.1腐蝕源識別環(huán)節(jié)

        在上文中已經(jīng)提到,熱電廠供熱管網(wǎng)運行時產(chǎn)生腐蝕的源頭,可細(xì)分為內(nèi)部因素和外部因素。其中內(nèi)部因素包括換熱器結(jié)構(gòu)、供熱管道、膨脹節(jié)點等材料質(zhì)量、材料發(fā)展應(yīng)力等;外部因素則包括了各類腐蝕介質(zhì),包括溫度、水中氯離子、溶解氧濃度、酸堿度、土壤介質(zhì)等。對此在腐蝕源識別環(huán)節(jié),也需要做好腐蝕源中不同要素帶來的影響,分析過程中也會使用到大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù),對于腐蝕源原因進(jìn)行深層剖析,基于此來擬定恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施,盡快解決存在的腐蝕性隱患,從而起到延長供熱管網(wǎng)使用壽命的作用。

        2.2材料篩選環(huán)節(jié)

        在對材料進(jìn)行篩選時,需要在確保材料使用年限的基礎(chǔ)上,著重考慮材料經(jīng)濟(jì)性,優(yōu)選耐用性材料,滿足管網(wǎng)安全運行的要求。在具體實踐中,應(yīng)注意以下內(nèi)容:第一,在供熱管道的應(yīng)用中,可選擇Q235碳鋼管道作為主要管道。如果管道管徑參數(shù)不超過DN200,那么管道可選用無縫鋼管;若管道管徑參數(shù)超過DN200,那么管道可選用螺旋焊縫鋼管,以滿足相應(yīng)的使用要求。第二,對于直埋敷設(shè)的供熱管道,為確保供熱過程的穩(wěn)定性,可選擇鋼管、保溫層與外護(hù)管緊密貼合在一起的預(yù)制管,在管道的外圍會選擇高密度聚乙烯或玻璃纖維增強塑料來提供保護(hù),而保溫材料則選擇硬

        質(zhì)聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行覆蓋,以減少供熱期間的熱量損失。

        2.3管網(wǎng)設(shè)計環(huán)節(jié)

        在熱電廠供熱管網(wǎng)設(shè)計環(huán)節(jié),需要考量負(fù)荷參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)、管網(wǎng)模式、敷設(shè)參數(shù)、水力計算、受力計算等內(nèi)容,從而提高管網(wǎng)設(shè)計結(jié)果的可靠性。從實際應(yīng)用情況來看,設(shè)計時應(yīng)考慮的內(nèi)容如下:①做好選材設(shè)計工作;②進(jìn)行供熱管網(wǎng)的合理設(shè)計,降低應(yīng)力腐蝕、腐蝕介質(zhì)等問題帶來的影響;③篩選耐性更好的金屬材料或非金屬材料,來作為管網(wǎng)的覆蓋層;④做好電化學(xué)保護(hù),常用的保護(hù)方式包括陰極保護(hù)技術(shù)、電流排除技術(shù)、陽極保護(hù)技術(shù)等;⑤選擇合適的緩蝕劑,使用藥劑來提升循環(huán)水水質(zhì),以提高管網(wǎng)的耐腐蝕性;⑥做好清洗設(shè)計,常用清洗方法涉及到化學(xué)清洗、物理清洗,起到快速清理材料表面污漬的作用[1]。

        2.4施工與安裝環(huán)節(jié)

        在搭建熱電廠供熱管網(wǎng)時,也需要加強管材安裝與施工的管理工作,具體內(nèi)容如下:第一,在管道到貨之后,也需要及時做好驗收工作,內(nèi)容涉及到管道規(guī)格、壁厚、焊縫質(zhì)量等,其間會借助無損檢測技術(shù)來輔助檢測,待滿足質(zhì)量要求后才可以進(jìn)行使用。第二,在管道防腐處理中,也需要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定進(jìn)行落實,并且在工程竣工驗收前,需要對管道進(jìn)行徹底清洗,提前擬定好相應(yīng)的清洗方案,方案中明確具體的清洗方法、清洗技術(shù)規(guī)范、操作要求、安全性措施等,做好清洗記錄工作,待滿足要求后可以進(jìn)行密閉實驗,滿足要求后可進(jìn)入到正式運行階段[2]。

        2.5運行管理環(huán)節(jié)

        在運行管理環(huán)節(jié)應(yīng)注意以下內(nèi)容:第一,在常規(guī)運行中也需要做好管網(wǎng)巡視工作,搭配傳感器技術(shù)來及時獲取管道流量參數(shù)、壓力參數(shù)、溫度參數(shù),及時處理發(fā)現(xiàn)的異常問題,確保系統(tǒng)運行過程的穩(wěn)定性。第二,等待供熱管網(wǎng)停止運行后,也需要在停用期做好保護(hù)工作,常用保護(hù)手段如下:①氣相保護(hù)技術(shù),將保護(hù)氣體(如氮氣、含有緩蝕劑氣體)通入到管道中,待其濃度達(dá)到某一數(shù)值后可以在金屬表面形成保護(hù)膜,起到隔絕空氣和金屬接觸的作用。②液相保護(hù)技術(shù),再循環(huán)水中添加保護(hù)液,從而確保供熱管道停用期間不會產(chǎn)生銹蝕[3]。

        2.6檢測與檢修環(huán)節(jié)

        進(jìn)行到檢測和檢修環(huán)節(jié)中,應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)對于熱電廠新建的供熱管網(wǎng),會在沿線節(jié)點布設(shè)傳感器,對于相關(guān)參數(shù)進(jìn)行及時獲取,以提高滲漏問題發(fā)現(xiàn)過程的及時性。(2)對于服役的供熱管網(wǎng),可以選擇容易出現(xiàn)故障的部位布設(shè)移動式裝置,從而提高檢測結(jié)果的可靠性,避免事故擴(kuò)大化。(3)對于已經(jīng)出現(xiàn)滲漏的管道,如果泄漏量較小,那么可采用在線堵漏、做好記錄的工作,等待供暖結(jié)束后再進(jìn)行檢修;若泄露量較大,那么需要暫停供暖,對其進(jìn)行及時檢修,從而降低供暖問題帶來的負(fù)面影響[4]。

        結(jié)束語

        綜上所述,通過采取合理措施來加強熱電廠供熱管網(wǎng)全生命周期腐蝕控制水平,一方面,可以降低供熱管網(wǎng)腐蝕帶來的負(fù)面影響,另一方面,對于延長供熱管網(wǎng)使用壽命有著積極的意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]田琦,呂淑然.基于IAHP的城市供熱管網(wǎng)泄漏風(fēng)險分析[J].安全,2020,41(11):9-15.

        [2]王佳.熱水供熱管網(wǎng)的腐蝕與防護(hù)措施[J].全面腐蝕控制,2019,33(09):90-91.

        [3]閆愛軍,劉少厚,徐國建,范志東.熱電廠供熱管網(wǎng)全生命周期腐蝕控制技術(shù)研究[J].全面腐蝕控制,2018,32(05):80-88.

        [4]李亞慧,楊春玉,陳博,劉佳明.供熱主管網(wǎng)內(nèi)壁防腐技術(shù)適應(yīng)性分析[J].全面腐蝕控制,2017,31(11):31-33.

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