淺述南鋼煤氣管道腐蝕預防與治理技術

李耀駒

（南京鋼鐵聯合有限公司，江蘇南京 210044）

前言

煤氣作為鋼鐵生產的能源介質，在鋼鐵生產、冶煉、軋鋼、發電過程中發揮著重要的作用。管道作為儲存、輸送煤氣的主要設備，在廠區構成了復雜的能源介質網絡。煤氣管道的安全不僅關乎著企業生產的連續性，更關系到人民群眾的生命財產安全。

南鋼廠區現有焦爐煤氣管道12 km，高爐煤氣管道11 km，轉爐煤氣管道10 km，混合煤氣管道12 km。其中轉爐煤氣管道受腐蝕影響最大，煤氣泄漏故障最多。

1 煤氣管道存在的問題

根據現場觀察，由于腐蝕，煤氣系統的煤氣柜、閥門、換熱器、煤氣風機、波紋補償器、煤氣管道、排水器、排水器落水管等設施，均存在不同程度的腐蝕。腐蝕最嚴重的部位是煤氣管道排水器落水管。

煤氣管道波紋補償器的不銹鋼波紋管厚度一般在3 mm左右，無法采用大面積在線焊接的方式堵漏，因此治理難度最大。

煤氣排水器落水管喇叭口壁厚一般只有4～6 mm，作為煤氣冷凝水集中收集部位，是腐蝕的重災區，由于該部位形狀不規則，堵漏難度也較大。

煤氣排水器作為收集排放冷凝水的主要設備，也較易損壞。

2 南鋼煤氣管道冷凝水化學分析

為了分析煤氣設施腐蝕原因，分別對南鋼高爐和轉爐煤氣管道冷凝水進行化學分析，具體成分見表1。

表1 南鋼煤氣管道冷凝水化學成分分析

由表1 可知，1#測點為高爐煤氣排水器冷凝水Cl-含量為20 mg/L，2#測點轉爐煤氣排水器冷凝水Cl-含量150 mg/L，已超304 不銹鋼材質正常承受值（25 mg/L）的5 倍。Cl-加速材質表面鈍化膜的破壞，形成局部點狀腐蝕。

除了Cl-對鋼鐵材質的腐蝕之外，電化學腐蝕也是重要的因素。煤氣冷凝水中溶解了大量CO2，且水中含有多種離子，使得形成的冷凝水具有一定導電性，在金屬表面發生電化學腐蝕產生FeCO3，這與XRD檢測法［1］檢測出的煤氣管道冷凝水沉積物主要為FeCO3的結果相同。由于CO2處于過量狀態，就會使得腐蝕反應持續發生。

3 解決方案

3.1 煤氣管道及附屬設施材質的選擇

煤氣管道主材使用的是耐蝕鋼Q345NS，焊接采用J427CrCuSb 焊條或H09CrCuSb/Q-09CrCuSb 焊絲，多層多焊，嚴控焊縫質量，焊縫要全熔透，但要避免較長時間高溫，以免鋼板性能發生改變。管道外側打坡口，打底、填充、蓋面，管道里縫為清根、蓋面，焊縫區域的防腐質量要嚴格把關。

鋼的牌號和化學成分（熔煉分析）應符合表2規定，力學性能和工藝性能應符合表3要求。

表2 鋼的牌號和化學成分

表3 力學性能和工藝性能

Q345NS 鋼板和鋼帶的耐腐蝕性能按照《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》（GB 10124-88），在溫度20 ℃、硫酸濃度20%，全浸24 h 條件下，腐蝕速率為不大于10 mm/a（0.89 mg/cm2·h，相對于Q235B 腐蝕速率為30%）；在溫度70 ℃、硫酸濃度50%、全浸24 h 條件下，平均腐蝕速率為不大于250 mm/a（22.4 mg/cm2·h，相對于Q235B腐蝕速率為50%）。［2］

管道內、外防腐方法為內部涂厚度＞200 μm 的環氧煤瀝青，外部涂刷2遍底漆、2遍面漆，底漆和面漆厚度均＞250 μm。

管道附屬設備波紋補償器用材為254Mo 合金，煤氣管道法蘭、排水器落水管、排水管用材為316L不銹鋼。

3.2 煤氣冷凝水落水管喇叭口治漏過程

排水器落水管采用大口徑的喇叭口，使它足以將現有的喇叭口包裹在內。將選用的喇叭口沿中軸線一切為二，同時，將連接喇叭口的等口徑短管也一切為二。

一般對煤氣泄漏點封堵采用的是化學堵漏方式，但考慮到化學堵漏為臨時性措施，不能保證零泄漏，所以必須對泄漏點進行鋼板焊接。

漏點在經過化學堵漏后進行鋼板焊接步驟如下。

（1）將半個短管與排水器一次閥法蘭進行焊接。

（2）在半個短管上開DN20 的孔洞，在開孔處焊接一組短管及閥門。

（3）由于焊接過程中煤氣堵漏點加熱后容易發生泄漏，為保證泄漏處不因產生混合氣體而引發局部爆燃，需在DN20 閥門處持續通入氮氣，同時使泄漏的冷凝水從DN20口徑處流出。

（4）兩塊短管焊接完成后，沿短管敷上半個大口徑喇叭口，并將喇叭口和管道焊接在一起。

（5）在喇叭口最后收口焊接時，由于整體泄漏密閉空間即將封閉，因此必須加大氮氣進氣量，保證密閉空間中氮氣量大于煤氣量。

3.3 煤氣管道波紋補償器在線包覆步驟

（1）檢查確認包覆式補償器的尺寸，符合現場安裝要求。對焊接管道測厚，厚度應不低于6 mm。

（2）準備相應安全措施（如安全帶、防火布、滅火器、報警器等）。

（3）確保煤氣管道內部煤氣處于正壓、正常流通狀態。

（4）對舊的補償器拉桿、拉桿附件進行割除，對新的補償器進行修理。

（5）對舊的補償器包覆兩層防火布。

（6）將新的補償器下半部吊裝至管道上，使用手拉葫蘆固定，將新的補償器上半部吊裝至管道上，完成補償器上、下兩部分對接。

（7）在新補償器底部和上部，分別開DN25 的孔，在開孔處焊接一組短管及閥門，從底部通入氮氣，從上部開孔處放散氮氣，保證新補償器內部處于微正壓狀態。

（8）將新的補償器和管道接觸面滿焊，新補償器的兩半不銹鋼接觸部分由氬弧焊接完成。

3.4 通過檢測手段提早發現隱患

3.4.1 壁厚檢測

對需重點維護的管道或有明顯腐蝕和沖刷減薄的彎頭、三通管徑、大小頭突變部位及相鄰直管部位采取定點測厚和抽查方式進行壁厚測定，每測點測量不少于4 個數據，并與上次檢測數據進行比對分析判斷。

3.4.2 管道漏磁檢測

碳鋼管道腐蝕檢測主要采用漏磁檢測，對腐蝕減薄情況進行快速檢測。對于結構受限無法進行漏磁檢測或者漏磁檢測發現明顯減薄部位，應進一步采用超聲檢測進行定點精確測厚，最終測厚結果以《承壓設備無損檢測》（NB/T 47013-2015）評定為準。采用漏磁檢測法進行快速檢測，推薦被檢管道壁厚6～30 mm，最大涂層厚度6 mm（非鐵磁性材料），周向傳感器間距25 mm，軸向采樣間距5 mm，最小缺陷檢出能力為壁厚深度20%。［3］

4 結束語

鋼鐵生產過程中隨著工藝、原料、產量的變化，各種介質管道的腐蝕也會發生變化。煤氣管道防治腐蝕作為一項長期性課題，只有動態掌握各工藝生產參數和化學數據，及時對預防措施和治理方案進行調整，才能切實達到防治效果，為企業生產穩定運行提供保障。