煤气管道腐蚀的原因分析及管控措施

张芳芳

（山西西山煤气化有限责任公司，山西 太原 030200）

引言

随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提升，不仅仅是能源方面的需求越来越大，人们对发展过程中带来的环境问题更是越来越重视，在企业的生产过程中对于煤气的使用更是采用了相当多的技术手段来提升煤气燃烧的效率。在现有的煤气利用方面采用有燃气-蒸汽联合循环发电的方式，以达到清洁燃烧的目的。燃气-蒸汽联合使用主要是利用通过降尘加压后的煤气充分的与空气混合后在汽轮机内燃烧从而将燃烧的热能转换为汽轮机的动能，推动汽轮机开始做功，进而产生电力。同时在燃烧过程中由于有蒸汽的参与，当释放的蒸汽能够进入到蒸汽轮机内继续推动蒸汽轮机进行做功，充分的发挥余热再利用的方式产生电能，从而达到循环利用，联合发电的目的。

在采用这种方式的的前提是需要对煤气进行两次的除尘，传统的除尘方法是利用湿法除尘，通过将水喷淋的过程中煤气进入到装置内，煤气经过水喷淋之后从而达到除尘的效果。湿法除尘虽然效果好但是其除尘的过程中产生了大量的废水，造成了水资源的浪费，并且产生的污水难以处理，这就促进了干式除尘技术的发展[1]。干式除尘技术可以在工艺上减少水量的使用，达到节能减耗的目的。虽然干式除尘技术有了非常大的发展，但是在处理过程中，仍会造成煤气管道等的腐蚀。并且在煤气中含有的大量带有腐蚀性的物质会对煤气管网造成明显的腐蚀问题，腐蚀问题已经成为了煤气管网的重大问题，需要迫切的进行解决。

1 腐蚀机理的研究

通过长期的观察发现，在采用干式除尘的高炉煤气发生腐蚀的原因大都是由于金属电化学腐蚀引起的，干式除尘在工艺上由于没有大量水的喷淋，造成了含氯离子得可溶性盐仍存在在煤气当中，当其随着工艺的进行最后会以溶液的形式存留在装置或者管道中，这就为电化学的发生创造了一定的条件[2]。根据实际情况发现，煤气管道发生腐蚀主要有以下几种类型。

1.1 大面积点蚀

点蚀是指小孔形式的腐蚀形式，点蚀已经成为了管道腐蚀的一个重大的隐患，点蚀的在金属表面的面积非常的小，但是深度相对较深，随着设备的气流会出现大量的点蚀坑，影响设备的寿命。

1.2 缝隙腐蚀

管道或者设备之间连接极易出现缝隙腐蚀形式的发生，当液体性质的溶液由于受到阻碍暂留在管道或者设备内部，就容易产生缝隙腐蚀，导致缝隙腐蚀的原因主要有酸性溶液和中性的腐蚀溶液都会对连接件连接处、焊接处产生腐蚀。

1.3 应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂主要是指由于设备在实际使用的过程中会出现拉伸或者温度的影响产生应力的变化，在应力变化的过程中，由于有腐蚀介质的影响，这就会对设备或者管道的腐蚀有着一定的加剧作用。由于腐蚀介质的存在，即使是延展性很好的钢材，在长期的影响下也会出现脆性断裂的情况，并且在脆性断裂时毫无征兆，会造成非常严重的后果。

2 影响煤气管道腐蚀速率的因素

煤气管道的腐蚀速率是指煤气管道单位时间内的腐蚀量，腐蚀速率可以直接反映管道的腐蚀的剧烈程度，在实际研究的过程中需要对影响煤气管道腐蚀速率的因素进行分析研究[3]。通过分析研究发现腐蚀速率主要是由以下的影响因素：

1）煤气的含水量。电化学腐蚀是管道腐蚀的主要原因，在电化学腐蚀发生时，水是电化学发生的必要基础，无论是气态还是液态的水，在实际的工艺过程中水中大都含有盐离子，水溶性盐离子的存在是发生电化学的基础，因此在其它条件相同时，水的含量越大，在生产过程中产生的水中含有的腐蚀性物质就越多，就加快了管道的腐蚀。

2）煤气的温度。煤气温度对管道的影响是两方面的影响，一方面是由于煤气的温度较高会产生析出冷凝水，加剧离子的溶解，进行影响到管道的腐蚀速率；另一方面是由于随着温度的升高，电化学反应的速率会加快，进而加剧了管道的腐蚀。

3）冷凝水的pH 值。冷凝水的pH 若是呈酸性，管道会随着pH 的减小而加快腐蚀速率，当酸性不断加强时，会产生析氢腐蚀，进一步加剧了管道的腐蚀。

4）氯离子的含量。溶液中氯离子的含量越大，液体的导电性能越强，从电化学的角度考虑其能够加快电化学反应的发生[4]。

3 煤气温度对煤气管道腐蚀影响的实验研究

针对煤气管道腐蚀速率方面的影响因素主要是有氯离子浓度、pH 值、含水量以及温度，前三项在煤气管道腐蚀方面的研究较多，但是在温度方面的研究较少，就煤气温度对煤气管道腐蚀速率的影响进行实验研究。

根据实际的研究情况和周围条件，实验方法选择的是周期浸润腐蚀试验，通过金属式样交替性的浸入到液体腐蚀介质和空气中，以达到模拟实际的腐蚀状态的情境。本次实验的周期为浸润2 h，干燥2 h。本次实验采用的金属样板是与煤气管道材质相同的Q235碳素钢钢材。实验板材的尺寸为50 mm×30 mm×4 mm，将板材的外表面打磨至光亮，同时利用砂纸抛光，只留出一个腐蚀面。实验参数的设置方面如下：温度的设置梯度为20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃；氯离子的浓度设置为0.01 mol/L、0.045 mol/L、0.1 mol/L、0.17 mol/L、0.26 mol/L。pH 值的设置为恒定值4。将实验样品分为五组，每组三个实验样品。

通过对实验结果进行分析能够得出以下结论：

1）短时间内样品的表面产生了一种暗红色的物质，随着实验时间的加长，样品表面的锈层变厚，并且分布不均。

2）在一定范围内实验样品的温度越高，氯离子浓度越大其造成的点蚀就越严重，并且通过实验证明了点蚀的尺寸大小随着温度的降低而减小[5]。

3）在实验进行的前期时间里，由于前期均处于点蚀的形成或者是萌芽状态，样品的重量变化方面不是很明显，同时也说明了此时温度和氯离子浓度对腐蚀速率的影响较小；在中期阶段，随着时间的增长和样品的不同，样品发生时中的态势各不相同，说明了在较低温度的煤气在腐蚀的影响方面并不是很大，在煤气温度较高时，对样品的腐蚀速率有着明显的促进作用。

4 煤气管道的控温防腐措施

再通过实验的分析，煤气管道主要是由于氯离子在说溶液中的存在进而产生对煤气管道的腐蚀，因此需要对对煤气的温度进行控制。

1）从源头进行控制，减少浸入到系统内部的原料中氯离子的含量，实现从源头上减少浸入到设备个管道中的酸性成分的产生。

2）在低压煤气管道外加设外部套管，在套管内流入低压热流体，通过低压热流体能够增加煤气管道的温度，保证了温度始终处于露点之上，这样就减少了水蒸气的析出，从而达到了减少氯离子在溶液中存留在管道内的情况，在一定程度上减少了腐蚀速率。

3）为了防止管道内部避免管道的材质直接与形成的溶液相接触，可以采用具有防腐性质的图层，通过将防腐涂层涂敷于管道的内表面，进而产生了一层薄膜，实现对管道内壁的保护，能够起到减缓腐蚀速率的效果。

5 结语

煤气管道腐蚀问题是企业的必须积极进行发现和预防的重中之重，腐蚀问题是一个缓慢而影响非常大的问题，通过对煤气管道发生腐蚀产生的机理进行阐述，同时结合实际情况中分析了影响腐蚀速度的因素，并根据相关因素对温度对腐蚀速率的影响进行了实验研究，在实验研究结论的基础上提出了煤气管道的防腐措施，能够有效的降低煤气管道腐蚀速率，延长煤气管道的使用寿命，提升煤气管道使用过程中的安全性和可靠性。