一、煤氣的組成

　　1.煤氣的主要成分
　　焦?fàn)t煤氣的可燃成分種類較多，除H2和CH4外，還有少量的CO和CmHn，熱值較其他兩種煤氣也大很多，而高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的主要可燃成分均為CO，轉(zhuǎn)爐煤氣中CO含量較高，因此其毒性在三種煤氣中也最大。
　　2.煤氣的主要雜質(zhì)
　　煤氣除上述主要成分外，還含有多種雜質(zhì)，各種雜質(zhì)的存在也是防泄漏煤氣排水器設(shè)備腐蝕的最主要原因。焦?fàn)t煤氣中雜質(zhì)種類最多，一般含有焦油、灰塵、萘、氨、硫化氫、苯類、氰化氫等，其中硫化氫對管道的腐蝕危害最大，各大鋼鐵企業(yè)的焦化廠雖然設(shè)有多種脫硫設(shè)備，但由于技術(shù)手段的限制，煤氣中硫化氫的含量仍然相對較高，較好的企業(yè)能夠達(dá)到200 mg/m3的水平，普通的企業(yè)僅為400～1000mg/m3，甚至更高。
　　高爐煤氣中的雜質(zhì)主要為灰塵，還有少量的氯化物和硫酸鹽、碳酸鹽。近年來隨著高爐煤氣干法除塵設(shè)施的推廣和應(yīng)用，與傳統(tǒng)的濕法除塵方式相比，不但用水量大大降低，高爐煤氣中的含塵量得到了有效地控制，一般能夠達(dá)到10～20mg/m3的水平。但高爐煤氣干法除塵帶來了新的腐蝕問題，煤氣中氯化物在干法除塵中不能被去除，大量存在于高爐煤氣中，一般能達(dá)到3000～5000mg/m3，若不及時處理，一旦氯化物融于凝結(jié)水中，不僅腐蝕碳鋼材料的煤氣管道排水器，還能腐蝕普通不銹鋼材料的波紋管補償器，危害很大。轉(zhuǎn)爐煤氣中的主要雜質(zhì)也為灰塵，還含有少量的硫酸鹽、碳酸鹽，對煤氣管道排水器的腐蝕主要表現(xiàn)為灰塵對管道內(nèi)壁的沖刷，硫酸鹽和碳酸鹽為一般酸性腐蝕。

二、腐蝕分析
　　通過比較三種煤氣的主要雜質(zhì)成分，結(jié)合腐蝕機理，可以將煤氣管道排水器的腐蝕分為以下幾種。
　　1.酸性化學(xué)腐蝕
　　煤氣管道排水器的酸性化學(xué)腐蝕是指煤氣管道排水器的內(nèi)表面與酸性氣體或電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕。煤氣中的酸性物質(zhì)在遇到冷凝水時溶解于水中發(fā)生電離，電離出H+，從而使冷凝水呈酸性。其中焦?fàn)t煤氣主要是硫化氫融于水后產(chǎn)生H+，而高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣主要是氯化物、硫酸鹽等強酸弱堿性的鹽融于水后產(chǎn)生H+，H+的活潑性比鐵強，發(fā)生下述化學(xué)反應(yīng)，造成管道腐蝕：2H++Fe 2Fe++ H2。煤氣管道排水器在發(fā)生化學(xué)腐蝕后，破壞了管道表面的原有保護(hù)膜，雜質(zhì)滲入鐵晶體內(nèi)部，從而形成原電池，進(jìn)而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
　　2.電化學(xué)腐蝕
　　金屬電化學(xué)腐蝕是由于金屬與其他雜質(zhì)之間存在電位差，在有電解質(zhì)溶液的情況下形成原電池而發(fā)生的金屬腐蝕，煤氣管道排水器材質(zhì)一般是碳鋼，碳鋼主要是由鐵素體和滲碳體兩種組織構(gòu)成的機械混合物。管道接觸同一電解質(zhì)溶液--冷凝水，由于金屬本身存在著電化學(xué)的不均勻性，即在金屬表面或內(nèi)部的不同區(qū)域具有不同的電極電位，它們與鐵元素組成許多對電極，當(dāng)雜質(zhì)電極電位高于鐵的電極電位時就會發(fā)生腐蝕反應(yīng)。其主要過程可簡單表示為：在陽極區(qū)，鐵溶解變成鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液（凝結(jié)水）中并產(chǎn)生電子，而在陰極區(qū)，陽極區(qū)產(chǎn)生的電子被電解質(zhì)溶液（凝結(jié)水）中能吸收電子的物質(zhì)（離子或分子）所接受。當(dāng)陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)等速進(jìn)行時，腐蝕電流就不斷從陰極區(qū)流經(jīng)電解質(zhì)溶液（凝結(jié)水）進(jìn)入陽極區(qū)，在陽極區(qū)產(chǎn)生Fe（OH）2。
　　因有少量的氧存在，F(xiàn)e（OH）2會繼續(xù)反應(yīng)，生成Fe（OH）3。由于氫氧化鐵在水中的溶解度低于氫氧化亞鐵，在管道上沉淀析出，開始時是非晶態(tài)，并在管壁表面形成多孔的結(jié)合較差的腐蝕產(chǎn)物。該腐蝕產(chǎn)物對管壁并無保護(hù)作用，相反起著傳遞鐵離子和氧的作用，使腐蝕繼續(xù)蔓延，腐蝕產(chǎn)物與氫氰酸發(fā)生絡(luò)合生成六氰合鐵，進(jìn)一步加速了管壁的腐蝕。
　　3.磨損與應(yīng)力腐蝕
　　煤氣中一般含有一定濃度的灰塵和其他固體雜質(zhì)，灰塵等雜質(zhì)隨煤氣在管道內(nèi)部流動時，將會對煤氣管道排水器內(nèi)壁形成沖刷和磨損，固體雜質(zhì)含量越大，煤氣流動速度越快，對管道的沖刷和磨損越嚴(yán)重。 管道在焊接制作和安裝過程中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，或者是管道在使用過程中所承受的各種應(yīng)力，使金屬晶格歪扭，從而降低了應(yīng)力部分的金屬電極電位，使它變成腐蝕電池陽極，形成裂紋。

三、應(yīng)對措施 根據(jù)引起煤氣管道排水器腐蝕的原因，可采取以下措施進(jìn)行預(yù)防和應(yīng)對：
　?。?）防止煤氣管道排水器內(nèi)壁腐蝕的根本措施是將煤氣凈化，增加脫硫、噴堿、脫水等設(shè)施對煤氣進(jìn)行處理，使煤氣中的各種雜質(zhì)成分如灰塵、硫化氫、氨、氯化物、硫酸鹽、氧和其他腐蝕性物質(zhì)的含量達(dá)到允許值以下。針對經(jīng)干法除塵后的高爐煤氣冷凝水中氯離子含量較高的問題，新設(shè)計的高爐煤氣管道排水器中會增設(shè)噴堿液（氫氧化鈉溶液或氨水）及脫水塔等設(shè)施，將高爐煤氣中的含氯離子較多的酸性水溶液中和后脫除，能夠有效地防止管道內(nèi)壁酸性化學(xué)腐蝕。如新建設(shè)投產(chǎn)的首鋼京唐鋼鐵公司，在高爐煤氣管道排水器的低壓段設(shè)有噴堿脫水塔，噴堿脫水前高爐煤氣冷凝水的PH值約2.5～4.5，氯離子含量約2000～3000mg/L，噴堿脫水后高爐煤氣的PH值約6～9，氯離子含量約300mg/L。通過一年的運行效果看，噴堿前未做好內(nèi)防腐的高爐煤氣管道排水器腐蝕嚴(yán)重，僅運行四個月就出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象，而噴堿后的高爐煤氣管道排水器未出現(xiàn)過漏氣。
　?。?）工藝設(shè)計時選擇合適的煤氣流速、溫度、管道坡度等，同時在運行過程中加強對煤氣管道排水器進(jìn)行排水或保證連續(xù)排水，以減少煤氣輸送過程中雜質(zhì)的沉積和水蒸汽的冷凝。
　　目前絕大多數(shù)煤氣管道排水器均設(shè)有能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)排水功能的設(shè)施，通過使用排水器或加強人工定期排水，不僅使煤氣中的冷凝水及時排出，也使煤氣中的雜質(zhì)，如焦油、萘、灰塵等隨冷凝水一同排出，最大限度地減少了腐蝕媒介的存在，有效地保護(hù)了煤氣管道排水器的內(nèi)壁。
　?。?）根據(jù)煤氣中主要腐蝕性雜質(zhì)的成分及含量，在煤氣管道排水器內(nèi)壁涂敷合適的防腐層，以隔絕鐵基體與腐蝕介質(zhì)的接觸。對煤氣管道排水器內(nèi)壁涂敷防腐層已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)有效防止管道腐蝕的普遍做好，尤其是對于高爐煤氣管道排水器，內(nèi)防腐涂層對管道的運行壽命至關(guān)重要。
　　目前鋼鐵企業(yè)都根據(jù)高爐礦料的成分采用了有針對性的防腐方案，但一般均為除銹+底漆+防腐涂層+面漆的方案，并且根據(jù)需要改變防腐涂層的材料和厚度。一種比較流行的方案為：管道內(nèi)壁除銹達(dá)到Sa2.5級后，涂乙烯基樹脂用底漆1道，干膜厚度100 μm，乙烯基樹脂玻璃鱗片膠泥2道，干膜厚度1000 μm，（管道下部1/3部分加厚至1060 μm），涂乙烯基樹脂用面漆1道，干膜厚度100 μm。
　　（4）在管道制作中，對焊接后變形或加工后的物件進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的處理，防止應(yīng)力腐蝕，最有效的方法是進(jìn)行熱處理。
　?。?）對于已經(jīng)投入運行的煤氣管道排水器，應(yīng)加強對煤氣管道排水器壁厚的監(jiān)測，定期進(jìn)行壁厚測量，對于因煤氣腐蝕而造成的管道泄漏，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)，及時處理，并可采取帶壓堵漏[5]的方法進(jìn)行補救，主要施工工藝為：表面除污除銹→漏點止漏→加固增強→外部防腐