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橡膠膜密封煤氣柜的腐蝕及防護

文檔作者：付重重文檔來源：中冶南方工程技術有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月13日
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10
冶 金 動 力
METALLURGICAL POWER
2015年第3期
總第181期
橡膠膜密封煤氣柜的腐蝕及防護
付重重
(中冶南方工程技術有限公司，湖北武漢430223)
【摘要】結合武鋼三煉鋼8萬121，轉爐煤氣柜的檢修，對橡膠膜密封轉爐煤氣柜的腐蝕及其防護做了介
紹，提出了詳細的煤氣柜防腐方案。
【關鍵詞】橡膠膜密封煤氣柜；轉爐煤氣；腐蝕；防護
【中圖分類號】TQ547．9 【文獻標識碼】B 【文章編號】1006—6764(2015)03—0010—03
Corrosion and Protection of Dry Gasholder Sealed with Rubber Film
FU Zhongzhong
(W1SDR1 Engzneering&amp;amp; Research Incorporation Ltd．， uhan，Hubei 430223，China)
【Abstract】In the light of an overhaul of the 80000 m converter gasholder of Wuhan
Steel，the corrosion and protection of W iggins type converter gasholder sealed with rubber film
are introduced and a detailed anti——corrosion program for the gasholder is presented．
【Key words】rubber sealed dry gasholder；LDG；corrosion；protection
1 概述
在現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的轉爐煤氣回收系統(tǒng)中，轉爐
煤氣柜是一個極為關鍵的環(huán)節(jié)，起著儲存輸配煤氣、
平衡管網壓力的關鍵作用。轉爐煤氣柜大多采用橡
膠膜密封煤氣柜，其結構簡單，施工精度要求低，操
作維護方便，技術成熟，安全可靠，工程與運行費用
均較低，得到許多鋼鐵企業(yè)的青睞。但是，隨著該類
型煤氣柜近年來的廣泛應用，其運行中的一些弊端
逐漸顯現(xiàn)，其中由于煤氣柜底板及底部側板的腐蝕
而導致的煤氣泄漏故障尤為突出。
武鋼8萬轉爐煤氣柜，1995年投產，2004年大
修一次。于近期出現(xiàn)了側板焊接點處銹蝕，氣柜四周
出現(xiàn)多處一氧化碳含量超標等現(xiàn)象，不得不于近期
進行停氣檢修。現(xiàn)重點對該氣柜出現(xiàn)的故障進行分
析和研討，對檢修的情況作了介紹，并提出問題的解
決方案。
2 存在的問題
該氣柜自投產已使用了15年，運行狀況一直較
為良好，2004年進行了大修，更換了密封橡膠膜等
關鍵設備。自2010年以來，操作人員發(fā)現(xiàn)氣柜最下
段的部分側板出現(xiàn)了肉眼可見的銹蝕現(xiàn)象，氣柜側
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，經檢測發(fā)現(xiàn)氣柜四周出現(xiàn)多處一氧化碳含量
超標。因此，對氣柜進行了停氣檢查，組織技術人員
進入氣柜了解情況，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)了肉眼可見的鼓起或凹下，同時從
內部發(fā)現(xiàn)最下兩帶側板有脫焊的現(xiàn)象，大面積的鐵
銹隨處可見。
3 針對出現(xiàn)的問題進行研究分析
腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理一化學相互作
用，使金屬性能發(fā)生變化，導致金屬，環(huán)境及其構成
等功能受到損傷的現(xiàn)象。具體到轉爐煤氣柜所受的
腐蝕，大致可分為以下幾類：
(1)化學腐蝕：是指金屬在外界條件作用下，發(fā)
生化學變化而產生的腐蝕現(xiàn)象，例如金屬在強酸或
強堿條件下，發(fā)生化學反應，例如氧化還原反應，而
造成的金屬腐蝕現(xiàn)象。
(2)電化學腐蝕：其實也是屬于化學腐蝕的一
種，但更為常見、更為普遍。是指金屬在外界條件下，
與外界物質發(fā)生電化學反應而產生的腐蝕現(xiàn)象。根
據其反應原理，又可將其分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕
兩種。其反應原理分別為：
(1)吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸『生較弱時)：
2re+02+2H2O=2Fe(OH)2
吸氧腐蝕生成的re(OH) 被氧所氧化，繼續(xù)生
成re(OH) 脫水生成Fe20 鐵銹。
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2015年第3期
總第181 期
冶 金 動 力
MFrALLURGICAL POWER
(2)析氫腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸眭較強時)：
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2 t
進入氣柜的轉爐煤氣約有10℃的降溫過程，
故有大量的飽和水、機械水析出，可統(tǒng)稱為冷凝水，
呈弱酸性，主要溶解有SO 、SO 、CO 等組分。同時，
轉爐煤氣本身就具有CO 及H 含量高，還含有微量
0：成分的特點，并且高溫高濕。在這其中以煤氣柜
柜底板以及底部側板所處的環(huán)境最為惡劣。
綜合這些現(xiàn)象和理論可得出初步結論：橡膠膜
密封轉爐煤氣柜出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象絕大多數(shù)屬于電化
學腐蝕中的吸氧腐蝕。而我們在氣柜內部發(fā)現(xiàn)的底
板上部出現(xiàn)的包有水的鐵銹突起，對其水包進行化
驗顯示其呈弱酸陛，而且處在干濕交界面的鋼板，產
生的腐蝕最為嚴重，以上這些都驗證了出現(xiàn)的腐蝕
種類屬于吸氧腐蝕。
針對柜底板下部的情況，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，結果在鋼鐵表面形成了一層電
解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無
數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，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；針對柜底板上部和下部側板的情況，鋼板與
煤氣冷凝水等間斷『生的接觸，而冷凝水本身就含有
SO：、SO 、CO 等雜質，呈弱酸性，同樣發(fā)生了電化學
腐蝕。長此以往，煤氣柜的底板、側板很有可能發(fā)生
腐蝕穿孔等現(xiàn)象，從而導致煤氣泄漏等故障，進而造
成難以估量的嚴重后果。
為了盡可能減少煤氣柜腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，必須
從設汁、施工等一系列過程進行有效的控制。在設計
上，例如在氣柜的選址時就要預先對該區(qū)域的土質、
大氣環(huán)境、氣候等進行詳細調研，綜合考慮，同時進
行優(yōu)化設計，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
量等等。當然，僅僅這些還是遠遠不夠的，沒有從源
頭上解決腐蝕問題，還需要對煤氣柜進行防腐方面
的考慮。
防腐就是通過采取各種手段，保護容易銹蝕的
金屬物品，來達到延長其使用壽命的目的，通常采用
物理防腐，化學防腐，電化學防腐等方法。
煤氣柜的防腐方法可以大致分為以下三類：
(1)保護層法，在金屬表面覆蓋保護層，使金屬
制品與周圍腐蝕介質隔離，從而防止腐蝕。
(2)改變材料法，參考濕式柜，設計水泥材質的
基礎及底板，就避免了腐蝕?；蛘邨l件允許的情況將
底板和底部側板改為耐腐蝕的合金，例如不銹鋼，亦
可以達到防腐的目的。
(3)電化學保護法，利用原電池原理進行金屬的
保護，設法消除引起電化腐蝕的原電池反應。電化學
保護法分為陽極保護和陰極保護兩大類。應用較多
的是陰極保護法，陰極保護法又分為犧牲陽極保護
法和J'b~sN電流的陰極保護法兩大類。
犧牲陽極保護法，此法是將活潑金屬，如鋅或鋅
的合金，連接在被保護的金屬上，當發(fā)生電化腐蝕
時，這種活潑金屬作為負極發(fā)生氧化反應，因而減小
或防止被保護金屬的腐蝕。
犧牲陽極的陰極保護法化學方程式：
2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2
PbDil電流的陰極保護法，將被保護的金屬和電
源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材料接電源
正極。通電后，使金屬表面產生負電荷(電子)的聚
積，因而抑制了金屬失電子而達到保護目的。
上述的三種煤氣柜防腐方法的優(yōu)點與不足：
(1)保護層：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，
隨保護層的選材，涂層的厚度，材料的質量以及現(xiàn)場
的使用環(huán)境的變化而變化。
(2)改變材料法：這樣的工程在國外濕式煤氣柜
改單段橡膠膜密封煤氣柜中已完全實現(xiàn)，并且應用
效果較好，應用濕式柜的水泥基礎，代替了干式柜的
底板和底部側板，完全可以杜絕氣柜下半部分的腐
蝕情況，但目前國內應用較少，技術還不成熟，客戶
認可度不高，投資預計比干式柜要稍高一些。同時水
泥基礎與鋼板的連接，即金屬與非金屬的連接，其密
封性能還需進一步驗證。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
側板的腐蝕，目前國內外還沒有這樣的先例。
(3)電化學保護法：以前運用較少，該方法在石
油、化工等行業(yè)運用較成熟，移植過來需要解決不少
難題，而且其成本、效果需要進一步分析。目前在鋼
鐵企業(yè)也逐漸有了應用，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防腐中的犧牲
陽極保護法，目前防護效果良好，防護成本亦沒有太
高。
4 形成整改意見
12
冶 金 動 力
IVlETALU_IRGICAL P( R
2015年第3期
總第181期
具體到該氣柜出現(xiàn)的腐蝕漏氣現(xiàn)象，為了配合
武鋼方面進行的停氣檢修，我們提出了長期防腐和
短期補漏兩個方案。
4．1 長期方案
更換底板、最下兩帶側板，并涂保護層，新增電
化學防腐蝕，采用犧牲陽極保護法。此方法適合在氣
柜腐蝕較嚴重，必須進行停氣大修的情況下應用，lT
序較為復雜，需要時間較多，成本較高，但是理論上
防腐效果會很好。
4．2 短期方案
對出現(xiàn)漏點的鋼板進行補焊，腐蝕嚴重的區(qū)域
重新涂防腐層。此方法適合在氣柜腐蝕并不嚴重，同
時為了保證生產不允許長期停氣的情況，工序簡單，
耗時不多，成本低，但是只能作為臨時過渡方案，難
以保證氣柜的長期穩(wěn)定運行。
5 實施效果及結論
在武鋼的8萬轉爐煤氣柜的停氣檢修中，經業(yè)
主與設計、施工方的協(xié)調，為了保證生產，業(yè)主最終
決定采用短期方案。只對腐蝕嚴重的部位進行了部
分補焊，如側板與底板的交界面進行了補焊，對氣柜
底板進行了清洗，在較短時間內再次投入了運行，目
前運行正常，效果尚可，但長遠的效果還需要時間和
實踐的檢驗。
用作轉爐煤氣回收的橡膠膜密封煤氣柜是容易
產生腐蝕現(xiàn)象的，它運行的特點和惡劣的工作環(huán)境
決定了這一點，并且其腐蝕的類型主要是電化學腐
蝕中的吸氧腐蝕。這種腐蝕的速度快，后果嚴重，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)正常運行，所以必須對氣柜的腐蝕加以防護?，F(xiàn)行
的氣柜的防護方法主要有三種，包括保護層法、改變
材料法、犧牲陽極保護法等等，這些方法原理不同，
適用的場合也不同，需要對氣柜腐蝕的原因加以深
究后加以抉擇。與此同時提高煤氣柜設計、建設、操
作、運行的水平，保證氣柜良好的工作狀況，這才是
煤氣柜能夠長時間高效、平穩(wěn)、安全運行的保障。
【參考文獻】
[1]羅松，王武．30000 m 轉爐煤氣柜大修技術改造田．冶金動力，
2010，6(1)：53—63．
[2】左建平，陳盈．10萬m 轉爐煤氣柜回收系統(tǒng)存在的問題及改進
叨．冶金動力，2010，6(1)．
[3]鋼鐵企業(yè)燃氣設計參考資料(煤氣部分)【M】．北京：冶金工業(yè)出版
社。1979．
[4]羅平．30000 in 干式氣柜不安全問題與改進叨．油氣儲運，
2009。28(8)：54—56．
收稿日期：2014—12—30
作者簡介：付重重(1984一)，男，2009年畢業(yè)于華中科技大學供熱、供
燃氣、通風及空調工程專業(yè)，碩士研究生學歷，工程師，現(xiàn)從事冶金燃
氣設計及研發(fā)工作。
(上接第9頁)停止回收作為分析儀停止工作信號，
這種設置方式沒有充分考慮分析儀的滯后性，造成
了分析儀總無法對冶煉后期的成分變化進行檢測，
不能通過冶煉后期爐內的成分變化趨勢來指導生
產，也會造成風機出口未檢測到氧高，柜前反而出現(xiàn)
氧高的狀況。為能夠實現(xiàn)分析儀對整個冶煉過程氣
體成分變化的檢測，分析儀停止工作時間應滯后于
停止回收時間5 min左右或以鋼水出爐時間為準，
這樣設置既可以實現(xiàn)冶煉過程全分析，又可以留有
足夠的時間對取樣頭進行吹掃。
4．5 科學設置回收結束時間
分析儀的滯后性是客觀存在的，無法完全消除，
為降低分析儀滯后性帶來的安全隱患，設置一個合
理的回收結束時間是很有必要的，設置回收結束時
間應充分結合轉爐冶煉過程的煤氣成分變化趨勢，
而不應依靠人為經驗設置。
5 結語
隨著鋼鐵企業(yè)面對的成本壓力越來越大，轉爐
煤氣的回收技術已日趨完善，很難再實現(xiàn)大的工藝
改進，要提高轉爐煤氣回收率及安全性，只有從回收
的細節(jié)人手，充分結合冶煉過程煤氣成分變化趨勢
和回收設施特性，進行精細化設置和操作，才能兼顧
回收率和安全性。
收稿日期：2014—11—25
作者簡介：林永輝(1982～)，男，2004年畢業(yè)于武漢理工大學化學工
程與工藝專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事煤氣管理工作。

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