热网加热器管子腐蚀原因及防护措施分析

摘要：目前，我国的热网建设有了很大进展，对热网加热器的应用也越来越广泛。某燃气蒸汽联合循环机组热网加热器管子发生腐蚀及穿孔现象，影响整个热的运行情况，甚至直接导致设备停运，造成冬季供热中断。本文首先分析腐蚀对热网加热器管子的影响，其次探讨腐蚀机理，最后就热网加热器管子腐蚀的防护措施进行研究，从而保证加热器安全稳定运行，以期为热网加热器管子腐蚀预防提供借鉴。

关键词：热网回水；余热；暖风器；节煤量

引言

对于供热机组，存在大量75～90℃的热网回水。这部分低品位热量难以利用，往往将其作为废热水处理，造成资源和能量的浪费。如果能有效利用这部分热能，可显著提高系统效率、降低煤耗，进而提高企业竞争力。

1腐蚀对热网加热器管子的影响

热网加热器管子腐蚀对热正常运行带来的主要不利因素有：一是腐蚀会导致热网加热器管子强度与耐压能力降低，长期运行导致壁管变薄，甚至出现加热器管子破裂的问题，从而引发严重的安全事故；二是腐蚀会导致加热器管子的热损失增加，热网加热器管子发挥着输送热量的功能，若是加热器管子内部出现腐蚀问题，会让热量通过管壁散失，热效率也会因此降低，不仅会导致运行成本增加，也会对供热质量带来不利因素；三是腐蚀会影响加热器管子的使用寿命，热网加热器管子建设与维护往往需要投入较大的成本，若因为腐蚀问题对加热器管子进行更换，这样运营成本将大幅度增加。

2腐蚀机理分析

不锈钢表面有一层保护性的钝化膜（主要是铬氧化物），氯离子（Cl-）可以渗透并破坏这层钝化膜，通过竞争吸附和破坏钝化膜来进行渗透和破坏。当钝化膜破裂处暴露出金属基体会形成阳极区，而周围未受损的钝化膜区域则成为阴极。在阳极区，金属（Fe、Cr、Ni等）溶解并形成金属离子（如Fe2+），金属离子与水中的氯离子反应生成可溶性的氯化物（如FeCl2）。局部的电化学反应会使腐蚀坑内的pH值降低，环境变得更为酸性，进一步加速腐蚀。氯离子不断迁移至腐蚀坑内，形成自催化过程，使得腐蚀坑变得更深和更宽。腐蚀坑内部的高氯离子浓度和低pH值环境，进一步促进金属溶解，导致点蚀的加剧。硫化氢及硫化物在不锈钢表面吸附并溶解，形成酸性环境，在水中溶解生成硫离子（S2-）和氢离子（H+）。硫离子（S2-）会破坏不锈钢表面的钝化膜，使金属表面暴露，形成活性阳极区。硫化物在金属表面引发局部电化学反应，金属（如Fe）溶解生成硫化物（如FeS）。生成的硫化物（如FeS）在金属表面积累，形成脆性层，降低金属的机械性能。硫化物层的存在可能导致裂纹的形成和扩展，进一步引发局部腐蚀或应力腐蚀开裂。水中存在对不锈钢有腐蚀破坏作用的Cl、S等腐蚀介质，当316L不锈钢管子在含有腐蚀介质的溶液中存放的时间越长，对管子的腐蚀就越严重。热网加热器的壳体及隔板材质为碳钢，在含有腐蚀介质的水中出现渗碳现象这又造成不锈钢的金属腐蚀，进一步加重腐蚀程度。当这些腐蚀物质进入到循环水中，又对其他换热管造成腐蚀，如此循环，最后导致换热管内外表面、管板、水室等整个热网加热器内部出现锈蚀现象。

3热网加热器管子腐蚀的防护措施

3.1材料选择

在加热器管子建设与使用过程中，选用适宜的材料是预防腐蚀的核心，这直接影响着加热器管子的安全性与可靠性。合适的材料能有效降低加热器管子腐蚀的风险，显著增加加热器管子使用寿命，并保证热网系统的稳定运行。它们各自拥有独特的优势和应用范围。不锈钢以其卓越的防腐蚀性能，常常被选用作输送气体的加热器管子材质。不锈钢以其出色的耐腐蚀性能和稳定的化学特性闻名，无论是在高温条件下还是遭受酸碱的侵蚀，都显示出优异的耐久性。一般来说，高合金钢的防腐蚀性能可以通过添加铬、镍、钼等合金元素来提升，这些元素能有效提高钢的抗腐蚀性。鉴于高合金钢生产的高昂成本和复杂工艺，它通常被专门用于那些对抗腐蚀性有更高要求的加热器管子区域，比如输送高腐蚀性介质或化工产品的加热器管子。

3.2采用阴极防护

当前，热网加热器管子防腐策略呈现出多样化的趋势。其中，阴极保护方法主要针对地下加热器管子涂层受损的情况，被视为一种补充性的保护手段。这种方法主要聚焦于修复已遭受腐蚀的加热器管子，并展现出显著的防护效益。在工艺加热器管子维护策略上，许多石化企业倾向于通过在加热器管子内部导入适量的电流实施阴极保护，以增强其抗腐蚀能力。一些企业甚至采用牺牲阳极的方式，进一步强化阴极保护。相较其他保护措施，阴极保护的施工便捷，操作负担轻，不会对加热器管子周围环境产生负面影响。因此，阴极防护技术的应用不仅实用，而且具有较高的经济价值。利用传感器和控制系统监测管道的腐蚀情况，并根据实时数据调整阴极保护系统的工作参数，以实现更精确的防腐蚀效果。高压电流和杂散电流对管道的腐蚀和防腐蚀层破坏可能会产生一定的影响。高压电流可能导致电解液中的金属离子在管道表面析出，增加了腐蚀的可能性。杂散电流则可能使阴极保护系统的工作失效或不稳定。因此，在设计阴极保护系统时，需要考虑管道周围环境中的电流情况，并采取相应的措施来减少其对防腐蚀效果的影响。

3.3使用缓蚀剂

使用缓蚀剂可以有效延长加热器管子的使用寿命，减少腐蚀对加热器管子的损害，提高加热器管子的安全性和可靠性。选择缓蚀剂时，应考虑加热器管子材质、介质性质、环境条件等因素，常用的缓蚀剂有无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和混合型缓蚀剂，应根据具体情况选择适合的缓蚀剂种类和配方。加热器管子安装完毕后，仔细清理加热器管子表面，去除油脂、锈蚀等杂质，确保缓蚀剂能够充分附着，再通过专用设备或是人工喷涂缓蚀剂，保证加热器管子表面覆盖均匀、完整。由于缓蚀剂的效果会随着时间的推移而减弱，因此，需要定期检测加热器管子表面的缓蚀剂覆盖情况，及时补充缓蚀剂或是重新喷涂，确保加热器管子的防腐效果持续有效。在使用缓蚀剂的过程中，需要注意环境保护，避免对周围环境造成污染，喷涂缓蚀剂时，应采取相应的防护措施，以免缓蚀剂对环境和人员造成危害。

3.4涂层防护

涂层保护技术是防止加热器管子锈蚀的重要措施，其作用无可替代。涂层技术主要分为防腐蚀和隔电两大类型。这些覆盖层能在加热器管子表面构建一道保护屏障，有效阻隔外部物质与加热器管子金属的直接接触，从而显著降低了腐蚀的风险。在众多涂料保护方法中，这种材料拥有卓越的防锈功能和出色的粘合性，它形成的保护膜坚固耐用，有效隔绝了外界环境对加热器管子金属的直接损害，从而显著抑制了腐蚀的发生。环氧涂层（EpoxyCoating）：环氧涂层是一种常见的防腐涂层材料，其具有优异的耐腐蚀性能和粘附力。环氧涂层可以形成坚固的保护膜，有效隔离加热器管子金属与外部介质的接触，从而减少腐蚀的发生。

结语

综上所述，加热器项目取得了显著的成效，由于厂区循环水品质较差，含有较多含氯、硫杂质，导致热网管束腐蚀穿孔。为防止此类泄漏事件的再次发生，提出以下防护建议。选择更耐氯、硫腐蚀的材料，对不锈钢表面进行抛光、钝化处理或涂覆防腐涂层v，增强其耐腐蚀性能。定期监测热网循环水及补水水质，保证水质符合热网循环水标准，降低水中的氯离子和硫化物浓度，同时保持适宜的pH值和温度。严格控制水中的Cl-、溶解氧、硬度等指标。热网加热器在停运期间进行充氮保护，不应采取灌水保护，使换热管不具备腐蚀介质条件。

参考文献

[1]冯砚厅，徐雪霞，孙涛等.电站热网加热器不锈钢管泄漏原因分析[J]．河北电力技术，2011，30（1）：4-6.

[2]王春晓，严超，别朝红等.一种考虑燃气蒸汽联合循环机组运行模式的综合能源系统备用配置与校核模型[J].中国电机工程学报，2020，40（2）：522-534.

[3]李清亮，吴振宙，邓立，等.天然气管道离心压缩机腐蚀分析及防护措施研究[J].当代化工，2022，51（03）：630-633.