包钢架空煤气管道外腐蚀原因分析及应对措施

石 磊，李 强

( 内蒙古包钢钢联股份有限公司燃气厂，内蒙古 包头 014010)

摘 要: 对架空造成煤气管道腐蚀多种原因进行分析，结合包钢厂区架空煤气管道出现的外部腐蚀情况，提出解决管道腐蚀的具体措施; 同时，通过多种防腐材料对比分析，综合多种影响因素，经过对包钢厂区防腐亮化工程铁烧、焦化区已完成的架空煤气管道外防腐施工的效果，总结出适宜外部环境较为恶劣区域架空煤气管道外腐蚀的解决办法。

关键词: 架空煤气管道; 腐蚀; 环氧煤沥青冷缠带

冶金行业煤气应用贯穿整个生产过程，由于管道线长面广，经常出现因管道腐蚀泄漏而影响正常生产。对于泄漏的处理难度非常大，处理时往往需要停气、停产，造成很大的经济损失，而且抢修中危险性又很大。所以对架空煤气管道腐蚀泄漏原因进行深入的探讨，制定出预防或减缓管道腐蚀的应对措施是非常重要的。

1 煤气管道腐蚀原因分析

煤气管道均匀腐蚀占主导地位，腐蚀分布相对均匀，这是一种损失较大而危险性较小的腐蚀，可按腐蚀前后重量变化或腐蚀管道壁厚测量来计算管道可继续使用年限。煤气管道在输送煤气过程中可能受到多种因素影响而产生局部腐蚀，而且由于局部腐蚀的管道长度较短，往往出现在不宜停气进行检修的区域。可见对管道腐蚀原因进行分析，并采取有效的应对措施是非常重要的。

1． 1 管内局部腐蚀

煤气管道管内局部腐蚀的主要原因是由于煤气中有害杂质的存在而形成的电化学腐蚀，发生于煤气管道的下半部分。由于受煤气净化条件的限制，煤气中的 H2S、HCN、CO2、O2、萘、甲苯不溶物等杂质或多或少地残存在煤气中，在煤气输送过程中部分杂质逐渐沉积到管道底部，因煤气中含有水分，当煤气温度低于煤气露点时，将从煤气中析出冷凝水。在煤气管道下部积存的液体和固体杂质成为管道腐蚀的诱因。H2S、HCN、CO2等腐蚀性气体与水共存时，生成氢硫酸、氢氰酸和碳酸，对煤气管道产生酸腐蚀。同时，在管道表面与电解质结合的界面上就发生电化学腐蚀。

H2S →H++ HS－HS－→H++ S2 －

阳极反应: Fe →Fe2 ++ 2e

阴极反应: 2H++ 2e → H2O2+ H2O + 2e →2OH－

化学反应: Fe2 ++ S2 －→FeSFe + O2+ H2O→Fe ( OH)2

4Fe( OH)2+ O2+ 2H2O →4Fe ( OH)3

由于氢氧化铁在水中的溶解度低于氢氧化亚铁，所以在管道上沉淀析出，沉淀开始时是非晶态，并在管道表面形成多孔的结合较差的腐蚀产物。

1． 2 管外局部腐蚀

管外局部腐蚀主要是大气腐蚀，多发生在防护层破损且潮湿、易积存灰层的部位。大气腐蚀是在金属表面存在水膜时发生的电化学腐蚀，主要是氧还原阴极的过程。影响管道在大气中腐蚀的主要因素有相对湿度、温度、大气成分等。架空煤气管道腐蚀脱落的锈皮见图 1。

1． 2． 1 相对湿度

在一定的温度下，干燥的空气对钢铁的腐蚀速度是很低的，只有在空气的相对湿度增加到一定范围时，腐蚀速度才突然升高，这一大气相对湿度范围称为临界湿度，经测定临界湿度约为 50 % ～70 %。

1． 2． 2 温度

当管道表面处在比自身温度高的空气中，金属表面可能产生结露现象。在临界湿度附近能否结露和温度变化有关，平均温度高的地区大气腐蚀速度较大。温度的影响更主要表现在有温差的情况下，即周期性地在金属表面结露时腐蚀更为严重。

1． 2． 3 大气成分

工业大气中含有 SO2、H2S、CO2、灰层等污染物质。其中 SO2是危害性最大的一种污染物，其腐蚀机理可由“酸的再生循环”作用来解释: SO2首先被吸附在管道表面上与氧一起生成 FeSO4，然后 FeSO4水解生成游离的硫酸，硫酸又加速腐蚀钢铁，新生成的 FeSO4再水解生成游离酸，如此反复循环，加速钢铁的腐蚀。固体尘粒落在管道表面成为吸附水分子的凝聚中心。

2 包钢燃气厂架空煤气管道腐蚀情况

包钢厂区内架空煤气管道约 70 km，煤气用户遍及除选矿厂外所有包钢二级厂矿。焦炉煤气管网由三部分环形连接构成，位于铁烧、焦化区域的架空煤气主管道由于使用年限过长，所处环境较差，出现不同程度的腐蚀情况。由于该区域管道所涉及用户众多，且无替代管道，故对管道腐蚀只能采取保守应对措施，即对该区域管道加强特护，对出现的隐患及时进行消缺，维持该区域用户的正常使用。

该区域位于焦化厂下游，管道腐蚀多是由于炼焦过程中排放的 SO2所致，而炼焦行业较难控制SO2的排放，导致该段区域管道外腐蚀日益严重。

3 架空煤气管道腐蚀的应对措施

( 1) 在冬季煤气管道内冷凝液较多，水平铺设的管道沿铺设方向都有 2 % ～ 5 % 的坡度，且每间隔一定距离在管道下部设有下水管和排水器，可随时将管道内冷凝液排出。在生产过程中应加强对排水器及附属设施的维护。

( 2) 检查架空铺设的管道与管托间是否存在间隙。因在间隙处会积存灰尘和雨水，局部形成非常潮湿的环境，导致管道局部腐蚀穿孔泄漏。所以如果发现间隙一定要将灰尘清除干净，然后将管托垫起消除间隙，使管托真正起到支撑作用。

( 3) 对局部外腐蚀严重且无法停气处理的煤气管道采用外包防腐材料的方式阻止管道腐蚀的加剧，延长管道使用寿命［1］。

4 管道外防腐材料的选择及实施步骤

4． 1 防腐材料的选择

通过对现有外防腐材料的分析，我厂选择使用环氧煤沥青冷缠带作为外防腐材料。环氧煤沥青具有优异的电绝缘性、抗水渗透性、抗微生物侵蚀、抗杂散电流、耐热、耐温差骤变等优良性能，涂层可在－ 4 ～ 150℃ 之间使用，符合我厂架空煤气管道运行的工况要求［2］。环氧煤沥青与定型胶加工制成的环氧煤沥青冷缠带，该防腐材料大大提高了环氧煤沥青涂层的粘结力、机械强度和在盐碱地区的防腐性能，以及其他外防腐材料涂层针孔多、涂层不密实、有盲孔及显孔的缺陷，同时采用两胶一带工艺即可达到国标要求的厚度，涂层致密、无针孔，增强了防腐层质量。

4． 2 管道防腐的实施步骤

4． 2． 1 表面处理

管道表面清除油污，使用工具除锈至 ST3 级。

4． 2． 2 配定型胶

A 组份: B 组份 = 1: 1( 重量比) ，充分混合后立即使用。

4． 2． 3 焊缝打腻子

如遇焊缝高度高于钢管表面 2 mm 及两块钢板搭接的特殊情况，应对焊缝两侧及钢板搭接处打腻子形成光滑过渡面。

4． 2． 4 涂胶和缠基带

涂胶前钢表面必须干燥，要求涂胶量足、不得漏涂，涂胶后立即缠基带，搭接宽度 20 ～25 mm，拉紧使接触紧密，表面平整无鼓包，部份胶液从基带面渗出，缠基带后立即在带上再均匀涂刷 1 层定型胶。

4． 2． 5 质量检验

对管道防腐完成的冷缠带进行外观、厚度、漏点和粘结力检查，并对发现的缺陷进行修补。

4． 3 管道防腐实施后的效果

包钢厂区31#公路与20#公路交叉口400 m DN2800高炉、焦炉煤气管道未进行外包环氧煤沥青冷缠带防腐措施前出现锈皮脱落及需要特护的漏点。工程完工一年内，该段管道腐蚀得到了较好的控制，未出现新漏点，在保证了煤气用户正常生产的同时，又极大的美化了厂区环境，与此相比该区域尚未进行防腐处理的管道，外腐蚀日益加剧，煤气漏点频繁出现( 见图2、图3)。

5 结束语

针对架空煤气管道外腐蚀严重的问题，包钢燃气厂进行大量的资料采集以及论证工作。通过对DN1200 以上煤气管道防腐的有效实施，环氧煤沥青冷缠带的外包是一种在不停气条件下，应对架空煤气管道外腐蚀较为理想的防腐方式，这样既克服了原设计的众多缺陷，节约了资金，又使得我厂的架空煤气管道防腐质量向前迈进了一大步。

参 考 文 献

［1］ 秦国治，田志明． 防腐蚀技术及应用实例［M］． 北京:化学工业出版社，2003．

［2］ 张炼． 环氧煤沥青冷缠带［M］． 北京: 油气储运出版社，1997．