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技术文章

某城市供热热网直埋型补偿器腐蚀原因分析定性

时间:2014-7-21 8:09:22   作者:润洲   来源:邮件投稿   评论:0
内容摘要:供热管网的安全性越来越被人们重视,本文通过对实际工程中补偿器损坏的一个案例,分析了其损坏的原因,希望能够引起工程技术人员的重视。这样在热力网的设计中,才能充分考虑热力网所处环境,精心选择热力管道敷设路由,减少地下水..

胶东某城市热网直埋型补偿器腐蚀原因的定性分析

中国市政工程东北设计研究总院 林凡勇 张 爽
中水东北勘测设计研究有限责任公司   韩之光

 

【摘 要】随着城市集中供热的不断发展,供热管网的安全性越来越被人们重视,本文通过对实际工程中补偿器损坏的一个案例,分析了其损坏的原因,希望能够引起工程技术人员的重视。

1.前言
山东烟台地区某城市供热管网始建于2004年,管网最大管径为DN800mm,采用波纹补偿器进行热补偿,波纹材质为316L不锈钢,5层,每层厚度0.8mm。管网投运后,供热效果良好,运行比较平稳。
2009年供暖期间,巡线工发现位于621差转台门前的供热主干管处有热气冒出,当即通知生产部门进行查看、维修。
经过现场挖掘发现,DN800mm供水管道的补偿器波纹破坏发生泄漏,热水喷出,回水管道的补偿器腐蚀也很严重,但未破裂。经过紧张的抢修,将供、回水管道补偿器进行更换,终于实现了正常供热。
针对这起补偿器的泄漏事故,热力公司、设计单位、生产厂家共同分析补偿器损坏的原因,在排除了设计、制造因素后,对事发地点周围环境进行观察,分析造成补偿器损坏的原因。补偿器损坏状况如图所示。


2.腐蚀原因分析
1)地下含有较高的氯离子使不锈钢波纹发生了电化学腐蚀。
由于补偿器保温接口处出现裂缝,使补偿器易于遭到地下水的侵蚀。在事故现场,不仅发现了大量泄漏的热水,还发现了污水,原来与供热管道平行敷设的污水管道发生了泄漏,其与供热管道水平距离为4.5米,离泄漏点7.0米处有一污水井。泄漏点东侧25米处为一海水养殖厂。海水养殖厂不定期的将海水排到该污水井中,污水管道泄漏使补偿器浸到浸泡,污水中含有的大量氯离子,使补偿器的波纹发生了腐蚀。
中国供热信息网显示众所周知,不锈钢特别是316L不锈钢具有较强的耐腐蚀性能,其耐腐蚀的重要原因在于起保护作用的氧化膜具有自愈性,当氧化膜破损时,能够重新形成薄膜,对金属进行保护。但处于钝态的金属仍有一定的反应能力,氧化膜的溶解和修复(再钝化)处于动态平衡状态,当介质中含有活性阴离子时(如常见的氯离子),平衡便受到破坏,溶解占优势,原因是氯离子能优先地有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排挤掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,在露出基底的金属的特定点上生成小蚀坑,这些蚀坑称为孔蚀核,即为蚀孔生成的活性中心。


可见氯离子的存在破坏了不锈钢的钝态,实验研究表明,有氯离子存在的环境下,不锈钢既不容易产生钝化也不易维持钝化。在局部钝化膜破化的同时,其余的保护膜保持完好,这使得腐蚀的条件得以实现和加强,根据电化学产生机理,处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多,电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件,活化态不锈钢成为阳极,钝化态不锈钢成为阴极。由于腐蚀点只涉及到一小部分金属,其余大部分未腐蚀区域是一个大的阴极面积,而在电化学反应中,阴、阳极反应速率是相同的,这样集中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常快,且具有穿透作用,这样蚀坑会越来越深,使波纹遭到损坏。
较高的压力和供水温度(压力为1.15MPa,供水温度约100℃)也加速了波纹管在存在氯离子环境下的电化学腐蚀,同时使波纹管发生了应力腐蚀,进一步加速了波纹管损坏的进度,这一点从回水管补偿器损坏的比较轻可以看出。


2)地下存在的大量铜金属使不锈钢波纹发生了电化学腐蚀。
泄漏点在621差转台门前,差转台地下埋有大量的铜制接地网,该接地网在供热管道施工时,

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