高分子陶瓷聚合物UA808包裹补强技术在管道修复中的应用（01）煤气管道中的腐蚀

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目前煤气管道中存在的主要问题

目前腐蚀泄露在焦化行业的煤气输送管道中是普遍存在的现象，造成这种损坏现象有多重因素，并会因为这种损坏因素带来诸多危害，如安全问题，煤气是一种易燃且危害性很高的介质，泄露后如遇到明火、电火花或其他火源，很容易引发火灾和爆炸，造成人员伤亡和财产损失；如发生煤气泄露还会造成环境污染和人员中毒，煤气分为荒煤气和净煤气，尤其是荒煤气中含有大量的烃类物质以及硫化物、一氧化碳、萘等（下述章节详述），会造成人员中毒，中毒症状包括恶心、呕吐、意识丧失等，严重情况下会导致死亡；煤气泄露还会导致能源浪费和煤气供应中断，系统停摆，对企业造成重大的经济损失。

煤气管道为什么会腐蚀泄露？

煤气管道里有什么？

从焦炉出来的煤气是荒煤气，这时的煤气中含有大量的水蒸气、焦油气、粗苯、氨、硫化氢、氰化氢、轻砒碇盐、苯及其他物质。

经过冷却、脱硫、脱氰、脱氨、脱萘等一系列化工单元操作使焦油质量浓度不超过50mg/m³，萘质量浓度不超过350mg/m³才能送往用户，这时的煤气叫净煤气，但这种名义上的净煤气还是会含有一定的腐蚀性杂质成分，详细成分除主要成分H₂、CO、CH₄、C_2nH_n、CO₂、N₂、O₂等还有部分杂质如：氨、硫化氢、苯、焦油、萘等。

关于更为详细的荒煤气、净煤气和净煤气中的杂质等成分组成，请参考陈洪玉《金属煤气管道堵塞物形成原因分析》。

煤气管道中主要有哪些腐蚀？

酸性腐蚀：主要是煤气中的H₂S、CO₂和H₂O

当硫化氢与水混合后，会形成氢硫酸等酸性溶液，这种酸性溶液会与碳钢表面发生化学反应，生成一种不可溶解的硫化铁，这种腐蚀发生很快，会在较短的时间内造成相当的金属损失，形成孔蚀。此外，硫化氢还可以与水形成氢离子和氢氧根离子，这些离子能够进一步加速金属的腐蚀。

二氧化碳溶于水后会形成碳酸，虽然碳酸是一种弱酸，但其酸性和腐蚀能力会随压力和温度上升而增加，碳酸与金属反应会形成金属碳酸盐，会造成一般的均匀腐蚀或金属浅表面的局部腐蚀。

氧腐蚀：煤气管道中存在氧气，在一定的温度条件和酸性环境中，输送的煤气中的氧气会引起较为严重的坑蚀乃至穿孔。

氧腐蚀是一种广泛存在的金属腐蚀形式，它是由金属与氧气发生反应引起的。氧气是一种高电位氧化剂，它能够与金属表面上的电子发生转移反应，从而引发金属的电化学腐蚀。氧腐蚀的过程可以分为两个步骤：氧还原反应和金属溶解反应。氧化还原反应：在金属表面，氧气接受电子，还原为氧离子。金属溶解反应：金属表面的阳离子被还原为金属原子，并溶解到溶液中。

这两个反应共同导致金属表面的腐蚀，金属原子被氧离子和水分子中的氢离子取代，形成金属氧化物或金属氢氧化物。

氧腐蚀会导致金属表面的腐蚀状况取决于多种因素，

工况温度：较高的温度会加速氧腐蚀的发生。

溶液中的氧气浓度：氧气浓度越高，腐蚀越严重。

溶液的酸碱性：酸性溶液中氧腐蚀更为严重。

电化学腐蚀：在存在水和硫化氢的情况下，煤气管道还会遭受电化学腐蚀。

具体来说，硫化氢（H₂S）是一种强还原剂，它在水中可以电离为硫化物离子（S^2-）和氢离子（H⁺）。硫化物离子会与金属表面发生反应，形成硫化物。同时，氢离子在金属表面接受电子，还原为氢气（H₂）。这种电化学反应导致金属表面发生腐蚀。电化学腐蚀的具体机制涉及电子传递和离子迁移过程，涉及阳极和阴极反应。在煤气管道中，不同材料的电位差、溶液的化学成分和温度等因素会影响电化学腐蚀的严重程度和形式。

应力腐蚀：应力腐蚀是由于材料受到应力作用，并在特定环境条件下发生腐蚀的一种形式。

在焊接过程中，由于温度变化和热应力的存在，管道材料可能会发生变形和产生残余应力。这些应力可以导致管道材料的微观结构发生改变，从而增加了材料对环境中腐蚀物质的敏感性。

在煤气管道中，焊缝是应力腐蚀的主要发生部位。焊缝周围的应力场可能会导致局部腐蚀的发生。特别是在存在水、氧气、硫化氢等腐蚀性物质的环境中，应力腐蚀的风险更高。应力腐蚀的机理是复杂的，但一般来说，以下几个因素可能会导致应力腐蚀的发生：

应力：焊接过程中产生的残余应力或外部应力可能会使管道材料更容易受到腐蚀。

环境：水、氧气、硫化氢等腐蚀性物质的存在会增加管道材料的腐蚀风险。

材料：管道材料的化学成分、晶体结构和力学性能等因素会影响应力腐蚀的发生。

应力腐蚀可以导致管道材料的腐蚀、开裂和失效，从而造成泄漏或破裂的风险。

瓷聚合物UC313产品概述

高分子陶瓷聚合物UC313由有机改性高分子树脂、无机纳米陶瓷微粉（氧化铝Al2O3，二氧化硅SiO2、碳化硅SiC）及其他耐腐蚀和抗化学物质侵蚀能力的耐蚀填料通过纳米弥散技术进行复合而成的一种有机无机杂化材料。其中的无机纳米陶瓷微粉及其他耐蚀填料能够提供高硬度、高耐磨损和耐高温特性，而高分子树脂基体能够提供材料的塑性和机械强度等。

高分子陶瓷聚合物UC313是一种双组份可常温固化的高性能防腐材料，一般为主剂（A组分）、固化剂（B组分），主剂一般表现为半流体状态。高分子陶瓷聚合物UC313固化机理是通过化学反应引发分子之间的共价键形成，通过化学键键合构造成具有互穿型的IPN网络结构，可实现涂层的快速固化，形成致密的防护结构，这种防护结构能有效屏蔽腐蚀因素的侵蚀。

高分子陶瓷聚合物UC313材料中不含挥发性有机溶剂，杜绝因有机溶剂挥发而在固化后的防护涂层上形成微观毛细通道，避免腐蚀介质会通过这些毛细通道浸入涂层与基体的结合面，防止腐蚀的发生，从而有效保护设备基体和构件的安全，延长工作使用寿命。

高分子陶瓷聚合物UC313最高耐温可达240℃，建议长期工作的干温工况温度为-30℃ ～ 200℃。

高分子陶瓷聚合物UC313的性能特点

※ 耐温性好，可在-30℃～200℃工况环境下长期工作，最高可耐240℃。

※ 耐强酸碱腐蚀，由于其优异的致密性结构，可适用于各种烟气、化工废气、余热尾气等FGD系统中的各种腐蚀工况，以及酸、碱、盐多种液体介质等多种重防腐的下的复杂环境，均可适用，尤其是高氯离子、氨水腐蚀等渗透性强的小分子腐蚀介质仍可起到较好的防护效果。

※ 附着力较高，可与多种材料基体结合，如碳钢、不锈钢、镍基合金等多种金属，还可以用于多种非金属基体如混凝土、陶瓷、混炼橡胶、乙烯基玻璃树脂等；

※ 常温固化，对施工环境要求较底；

※ 底面合一性，做底漆具有较强的附着力，做面漆会自然形成一种很光滑的漆面，这种漆面结构的强度一般是常规陶瓷材料的5～10倍，还具有很好的疏水性和防结垢的性能。

※ 不含有机溶剂，低VOCs，安全不易燃，环保；

※ 固化后无收缩，机械性能较好；

※ 操作时效性适中，操作可采用刮涂工艺，抗流挂、易收光，简单易用，对施工人员无太高技术要求。

高分子陶瓷聚合物UC313推荐用途

可具体应用：脱硫系统、脱白、除尘器、风机、烟道、烟囱、脱硫塔、脱硫池、喷淋塔、除烟器、环保设备、各种烟气、化工废气、热喷涂、换热、锅炉、喷淋、余热尾气、省煤器、加热盘管、管道等。

涉及行业：电厂、化工、制药、电解、矿产、冶金、能源、采矿、选矿。

可涂装基体∶各种金属，不锈钢，耐热钢，热喷涂，混凝土，水泥，玻璃钢，陶瓷，石墨，纤维，及其他底材等表面，作专业的各种烟气环境下的重防护使用。