冶金行業產品種類和工藝流程呈現多樣性,冶金產品包括年產量數億噸的鋼鐵、年產量數千萬噸的各種有色金屬及合金。以鋼鐵行業為例,從企業類型看,有普鋼企業、特鋼企業及混合型企業;從生產鏈看,有長流程企業(從礦石到軋鋼)和短流程企業(煉鋼軋鋼);從終端產品看,有熱軋和冷軋產品。由于產品和工藝路線的差別,不同鋼鐵企業的腐蝕狀況也各部相同。另外,鋼鐵企業所涉及的腐蝕有一個非常重要的特點,那就是其腐蝕既有鋼鐵生產設備、廠房及輔助設備設施等的腐蝕,還包括鋼鐵產品(包括中間產品)自身的氧化和腐蝕,并且后者在企業腐蝕損失總量中占有絕對大的份額。以下以鋼鐵企業為重點分析企業的腐蝕狀況。
6.7.2.1 鋼鐵企業腐蝕狀況
1. 鋼坯鋼材的腐蝕
鋼坯鋼材的腐蝕包括生產過程中鋼坯鋼材的高溫氧化、酸洗等造成的鐵損、產品至銷售期間的自然腐蝕三種。
其中鋼坯鋼材的高溫氧化主要包括鋼液連鑄成坯后至進入軋鋼加熱爐之間的鋼坯氧化、熱軋加熱爐內的鋼坯氧化、鋼材熱軋后至冷卻之間的氧化。對于退火態交貨的熱軋產品,還包括熱軋后退火爐內的氧化。對于冷軋產品,則存在冷軋板軋制過程中和軋后退火爐氧化。根據不同類型產品(線材、型材、板材、鋼管)和工藝(傳統工藝和熱裝熱送)企業的生產統計,從鑄坯到熱軋材之間的氧化損失重量可達1~1.8%之間。另外,對于熱軋后還存在后續工序的產品,如冷軋板和涂鍍板生產過程中的退火還將進一步增加氧化損失。圖6-170所示為高溫氧化的鋼坯和鋼材。
對于一些產品,如冷軋板、涂鍍板、鍍鋅管等,在熱軋、退火等生產工序之后,還存在破磷、拋丸、酸洗等過程,其中酸洗工序過程造成的鐵損占有一定的比例,一般都計入腐蝕損失。
鋼鐵企業的產品自然腐蝕一般是產品產出至銷售期間,由于儲存時間較長,或者存放環境較差(如露天、雨水等)等導致的腐蝕。在儲存和經銷正常的情況下,這類腐蝕較少發生。
2. 生產設備的腐蝕
鋼鐵企業的主要生產設備有燒結機、焦爐、高爐、熱風爐、轉爐/電爐、精煉設備、鋼包、連鑄機、軋鋼加熱爐、軋機、熱處理爐、酸洗槽、鍍鋅設備、精整設備等等。在這些設備中,部分設備主要受高溫氧化或高溫與介質復合作用,如焦爐、燒結機及軋鋼加熱爐等;有的為介質腐蝕,如酸洗槽;有的為腐蝕磨損,如原料輸送設備;更多設備受潮濕及工業大氣中的腐蝕,如廠區各種遠離高溫區的設備及儀器儀表等。而有些冶金設備,如在高強度載荷和高溫環境下服役的軋輥,其消耗主要是磨損,少數是因為疲勞開裂導致報廢。相對于軋輥表面的高強度摩擦磨損、以及具有交互作用的熱應力疲勞(軋輥表面冷卻降溫和軋件高溫交替作用導致)與載荷應力疲勞(高強度的軋制循環應力導致),軋輥表面的高溫氧化所占比重要低得多,一般不將軋輥的磨耗和疲勞開裂計入腐蝕范疇,軋輥表面的氧化也忽略不計。圖6-170所示為軋鋼加熱爐和酸洗設備的腐蝕。
3. 生產保障設備設施的腐蝕
鋼鐵企業的生產保障設備設施主要包括制氧制氣、水電、燃氣、動力等設備,包含管道、儲罐、鍋爐等,這些設備設施的腐蝕形式包括高溫氧化、潮濕及工業大氣中的腐蝕、煤氣介質腐蝕、土壤腐蝕、微生物腐蝕等。
4. 房屋建筑的腐蝕
鋼鐵企業房屋建筑的腐蝕包括廠房,設備、原材料、產品等的存儲用房及檢測開發等用房,還包括設備設施的基礎基座,以及相關的鋼結構、鋼筋混凝土結構等的腐蝕。由于廠區房屋建筑處于含SO2、工業粉塵等工業污染大氣環境下,其腐蝕較居民區建筑嚴重,而含有酸洗工序企業的儲酸站及酸洗車間酸霧環境下的鋼結構及其他建筑物的腐蝕會更加嚴重。圖6-172為腐蝕的廠房鋼結構。
5. 其他設備設施的腐蝕
鋼鐵企業除以上設備設施外,還包括礦山及選礦設備(如礦山破碎、磨選、爐窯等設備)、運輸設備(機車等專用車輛、廠內軌道交通等)以及其他多種設備(除塵管道、龍門吊等),這些設備設施都存在不同類型、不同程度的腐蝕。
6.7.2.2 有色金屬企業腐蝕簡介
我國有色金屬行業企業多,產量大,2015年全國十種有色金屬產量5090萬噸,其中電解鋁和精煉銅的產量之和幾乎占80%。以鋁、銅企業為例,和鋼鐵生產相比,鋁、銅的熔煉、鑄造、成型加工過程類似,但鋁、銅熔點低,因而整個生產流程的溫度較低,因此鋁、銅生產過程中的自身氧化大幅度減少,同時設備承受的溫度也大幅下降,企業的高溫氧化損失下降。但生產金屬鋁、銅的電解過程,會增加腐蝕??梢娪猩苯鹦袠I和鋼鐵冶金行業相比,腐蝕環境的變化主要體現在高溫氧化減弱。另外,由于生產金屬鋁、銅的電解過程代替了鋼鐵生產中多種元素參與的高溫氧化與還原反應過程,大氣腐蝕環境中的硫化物等有害元素含量降低。總體而言,有色冶金企業的腐蝕比鋼鐵冶金企業的腐蝕弱。

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