橡胶膜密封煤气柜的腐蚀及防护

付重重

（中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223）

橡胶膜密封煤气柜的腐蚀及防护

付重重

（中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223）

结合武钢三炼钢8万m3转炉煤气柜的检修，对橡胶膜密封转炉煤气柜的腐蚀及其防护做了介绍，提出了详细的煤气柜防腐方案。

橡胶膜密封煤气柜；转炉煤气；腐蚀；防护

1 概述

在现代钢铁企业的转炉煤气回收系统中，转炉煤气柜是一个极为关键的环节，起着储存输配煤气、平衡管网压力的关键作用。转炉煤气柜大多采用橡胶膜密封煤气柜，其结构简单，施工精度要求低，操作维护方便，技术成熟，安全可靠，工程与运行费用均较低，得到许多钢铁企业的青睐。但是，随着该类型煤气柜近年来的广泛应用，其运行中的一些弊端逐渐显现，其中由于煤气柜底板及底部侧板的腐蚀而导致的煤气泄漏故障尤为突出。

武钢8万转炉煤气柜，1995年投产，2004年大修一次。于近期出现了侧板焊接点处锈蚀，气柜四周出现多处一氧化碳含量超标等现象，不得不于近期进行停气检修。现重点对该气柜出现的故障进行分析和研讨，对检修的情况作了介绍，并提出问题的解决方案。

2 存在的问题

该气柜自投产已使用了15年，运行状况一直较为良好，2004年进行了大修，更换了密封橡胶膜等关键设备。自2010年以来，操作人员发现气柜最下段的部分侧板出现了肉眼可见的锈蚀现象，气柜侧板与柜底板的交界面的某些部位出现了渗水现象，同时，经检测发现气柜四周出现多处一氧化碳含量超标。因此，对气柜进行了停气检查，组织技术人员进入气柜了解情况，发现气柜的底板的某些区域出现了麻点状腐蚀，底板上面出现了积水情况，并且底板某些区域出现了肉眼可见的鼓起或凹下，同时从内部发现最下两带侧板有脱焊的现象，大面积的铁锈随处可见。

3 针对出现的问题进行研究分析

腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成等功能受到损伤的现象。具体到转炉煤气柜所受的腐蚀，大致可分为以下几类：

（1）化学腐蚀：是指金属在外界条件作用下，发生化学变化而产生的腐蚀现象，例如金属在强酸或强碱条件下，发生化学反应，例如氧化还原反应，而造成的金属腐蚀现象。

（2）电化学腐蚀：其实也是属于化学腐蚀的一种，但更为常见、更为普遍。是指金属在外界条件下，与外界物质发生电化学反应而产生的腐蚀现象。根据其反应原理，又可将其分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀两种。其反应原理分别为：

（1）吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时)：

吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化，继续生成Fe(OH)3脱水生成Fe2O3铁锈。

（2）析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时)：

进入气柜的转炉煤气约有10℃的降温过程，故有大量的饱和水、机械水析出，可统称为冷凝水，呈弱酸性，主要溶解有SO2、SO3、CO2等组分。同时，转炉煤气本身就具有CO2及H2含量高，还含有微量O2成分的特点，并且高温高湿。在这其中以煤气柜柜底板以及底部侧板所处的环境最为恶劣。

综合这些现象和理论可得出初步结论：橡胶膜密封转炉煤气柜出现的腐蚀现象绝大多数属于电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。而我们在气柜内部发现的底板上部出现的包有水的铁锈突起，对其水包进行化验显示其呈弱酸性，而且处在干湿交界面的钢板，产生的腐蚀最为严重，以上这些都验证了出现的腐蚀种类属于吸氧腐蚀。

针对柜底板下部的情况，钢板与土壤直接接触，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化，这是造成钢铁腐蚀的主要原因；针对柜底板上部和下部侧板的情况，钢板与煤气冷凝水等间断性的接触，而冷凝水本身就含有SO2、SO3、CO2等杂质，呈弱酸性，同样发生了电化学腐蚀。长此以往，煤气柜的底板、侧板很有可能发生腐蚀穿孔等现象，从而导致煤气泄漏等故障，进而造成难以估量的严重后果。

为了尽可能减少煤气柜腐蚀现象的发生，必须从设计、施工等一系列过程进行有效的控制。在设计上，例如在气柜的选址时就要预先对该区域的土质、大气环境、气候等进行详细调研，综合考虑，同时进行优化设计，例如充分优化底板煤气冷凝水的排放等等。在施工上，须注意尽量减少焊缝，保证施工质量等等。当然，仅仅这些还是远远不够的，没有从源头上解决腐蚀问题，还需要对煤气柜进行防腐方面的考虑。

防腐就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀的金属物品，来达到延长其使用寿命的目的，通常采用物理防腐，化学防腐，电化学防腐等方法。

煤气柜的防腐方法可以大致分为以下三类：

（1）保护层法，在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。

（2）改变材料法，参考湿式柜，设计水泥材质的基础及底板，就避免了腐蚀。或者条件允许的情况将底板和底部侧板改为耐腐蚀的合金，例如不锈钢，亦可以达到防腐的目的。

（3）电化学保护法，利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法，阴极保护法又分为牺牲阳极保护法和外加电流的阴极保护法两大类。

牺牲阳极保护法，此法是将活泼金属，如锌或锌的合金，连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。

牺牲阳极的阴极保护法化学方程式：

外加电流的阴极保护法，将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。

上述的三种煤气柜防腐方法的优点与不足：

（1）保护层：目前最为常用，即往气柜底板等区域涂上特制的环氧防腐涂料涂层（推荐HL52-3环氧煤沥青），成本较低，有一定的效果，但是有其局限性，无法杜绝腐蚀现象。几乎在所有钢铁企业的橡胶膜密封煤气柜上都有利用，但其使用效果参差不齐，随保护层的选材，涂层的厚度，材料的质量以及现场的使用环境的变化而变化。

（2）改变材料法：这样的工程在国外湿式煤气柜改单段橡胶膜密封煤气柜中已完全实现，并且应用效果较好，应用湿式柜的水泥基础，代替了干式柜的底板和底部侧板，完全可以杜绝气柜下半部分的腐蚀情况，但目前国内应用较少，技术还不成熟，客户认可度不高，投资预计比干式柜要稍高一些。同时水泥基础与钢板的连接，即金属与非金属的连接，其密封性能还需进一步验证。另外，如果有足够的投资，完全可以考虑不锈钢，理论上能够杜绝底板与下部侧板的腐蚀，目前国内外还没有这样的先例。

（3）电化学保护法：以前运用较少，该方法在石油、化工等行业运用较成熟，移植过来需要解决不少难题，而且其成本、效果需要进一步分析。目前在钢铁企业也逐渐有了应用，例如首钢京唐和首钢迁安的橡胶膜密封煤气柜均采用了电化学防腐中的牺牲阳极保护法，目前防护效果良好，防护成本亦没有太高。

4 形成整改意见

具体到该气柜出现的腐蚀漏气现象，为了配合武钢方面进行的停气检修，我们提出了长期防腐和短期补漏两个方案。

4.1 长期方案

更换底板、最下两带侧板，并涂保护层，新增电化学防腐蚀，采用牺牲阳极保护法。此方法适合在气柜腐蚀较严重，必须进行停气大修的情况下应用，工序较为复杂，需要时间较多，成本较高，但是理论上防腐效果会很好。

4.2 短期方案

对出现漏点的钢板进行补焊，腐蚀严重的区域重新涂防腐层。此方法适合在气柜腐蚀并不严重，同时为了保证生产不允许长期停气的情况，工序简单，耗时不多，成本低，但是只能作为临时过渡方案，难以保证气柜的长期稳定运行。

5 实施效果及结论

在武钢的8万转炉煤气柜的停气检修中，经业主与设计、施工方的协调，为了保证生产，业主最终决定采用短期方案。只对腐蚀严重的部位进行了部分补焊，如侧板与底板的交界面进行了补焊，对气柜底板进行了清洗，在较短时间内再次投入了运行，目前运行正常，效果尚可，但长远的效果还需要时间和实践的检验。

用作转炉煤气回收的橡胶膜密封煤气柜是容易产生腐蚀现象的，它运行的特点和恶劣的工作环境决定了这一点，并且其腐蚀的类型主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。这种腐蚀的速度快，后果严重，可能引起煤气泄漏，威胁着企业员工的安全和煤气系统正常运行，所以必须对气柜的腐蚀加以防护。现行的气柜的防护方法主要有三种，包括保护层法、改变材料法、牺牲阳极保护法等等，这些方法原理不同，适用的场合也不同，需要对气柜腐蚀的原因加以深究后加以抉择。与此同时提高煤气柜设计、建设、操作、运行的水平，保证气柜良好的工作状况，这才是煤气柜能够长时间高效、平稳、安全运行的保障。

[1]罗松，王武.30000 m3转炉煤气柜大修技术改造[J].冶金动力，2010，6(1)：53－63.

[2]左建平，陈盈.10万m3转炉煤气柜回收系统存在的问题及改进[J].冶金动力，2010，6(1).

[3]钢铁企业燃气设计参考资料(煤气部分)[M].北京：冶金工业出版社，1979.

[4]罗平.30000 m3干式气柜不安全问题与改进[J].油气储运，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年毕业于华中科技大学供热、供燃气、通风及空调工程专业，硕士研究生学历，工程师，现从事冶金燃气设计及研发工作。