关于义棠煤业瓦斯抽采管路防腐的研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:古宁(1995),男,汉族,山西介休人,本科,助理工程师,现就职于山西义棠煤业有限责任公司,研究方向为矿井通风与安全。-5-关于义棠煤业瓦斯抽采管路防腐的研究 古 宁 山西义棠煤业有限责任公司,山西 晋中 032000 摘要:摘要:瓦斯抽采系统在现代煤矿运用的越来越多,而抽采管路的防腐问题也愈发重要。针对义棠煤业瓦斯抽采管路腐蚀多发,尤其是在法兰盘连接处最为严重的这一问题,通过现场勘察研究,同时结合相关理论技术,总结出:在高 H2S 含量、高湿度的瓦斯环境下,管路腐蚀有多种形式,包括应力腐蚀、冲刷腐蚀、电化学腐
2、蚀等,在公司绝大部分发生在管路法兰盘连接下部附近,主要原因是工艺缺陷形成一个凹形环圈,在该处下部发生了由冲刷腐蚀、应力腐蚀及电化学腐蚀综合作用的腐蚀,并且互相促进,加快了腐蚀的进程。实验证明,在采用充填高强度防腐材料、管路平整、加强探测技术等措施后,管路的使用寿命得到延长。关键词:关键词:管路腐蚀;硫化氢;凹形环圈;防腐涂层;脱硫 中图分类号:中图分类号:TD712 0 引言 瓦斯作为一种清洁能源,不仅可以创造经济价值,而且作为一种温室气体,还具有很大的社会环保意义。瓦斯主要赋存于煤层中,但随着现代煤矿开采深度及规模的的加大,经常会发生瓦斯突出、瓦斯爆炸等各类瓦斯事故,严重威胁着煤矿的安全生产
3、。经过多年实践,瓦斯抽采系统可以有效解决这一问题。但抽采系统在实际的运行过程中存在各种问题影响着抽采效率和运行稳定性。据相关数据统计分析,2010 年以来美国 432 起油品管道事故和 238 起天然气管道事故,排名首位的原因为腐蚀(107 起,占 25%),国内四川省某天然气管路因腐蚀造成的安全事故更是高达 75%,严重威胁着矿井的安全生产1。造成的原因是多方面的,目前国内外主要防治措施有使用缓蚀剂5、防腐涂层、阴极保护、防腐材料、杀菌剂等措施方法,基本可以有效解决这一问题,但是不同企业有着各自不同的特点,引发腐蚀的因素也不尽相同,有针对性的提出防治措施,就显得尤为重要。1 公司概况 山西义
4、棠煤业有限责任公司位于晋中盆地西南介休市义棠镇刘屯沟,井田范围属霍西煤田孝柳矿区师屯精查区,批准开采 1 号、2 号、9 号、10 号煤层,设计生产能力 1.80Mt/a。公司井下有两个开采水平,分别为+610 开水水平和+535 开采水平。9 号煤为特低灰中灰,中高硫分,特高热值之瘦煤,10 号煤为特低灰中灰,中高硫分,特高热值之瘦煤。2013 年鉴定为高瓦斯矿井,公司于 2014 年建立地面固定瓦斯抽采系统,并建立配套瓦斯发电机组。矿井瓦斯主要赋存在下组煤煤层顶板的 K2石灰岩裂隙中,呈游离态。委托有资质单位做煤层瓦斯涌出量预测,本煤层瓦斯含量低,在 2-4 m/t 之间;抽采瓦斯中 H2
5、S 含量较高,在 50ppm 左右,故为保护抽采泵及发电机组,在抽采泵站进气端建立了配套脱硫塔。从抽采系统运行以来,很好的解决了公司的瓦斯问题,确保了公司的安全生产。2 抽采系统简介及管路腐蚀现状 2.1 抽采系统简介 公司现有两套地面固定抽采系统,分别为高浓抽采系统和低浓抽采系统。高浓抽采系统采用 2BEC110水环式真空泵,一用一备,主管路选用122012mm环氧树脂涂层螺旋钢管,支管路选用3258mm 环氧树脂涂层螺旋钢管。主管路长度约 2200m,支管路长度约 4000m。主管路铺设在下组煤瓦斯抽采巷中,支管路铺设在下组煤西翼回风大巷和下组煤瓦斯抽采巷段和段。低浓抽采系统采用 2BEC
6、62 水环式真空泵,一用一备,主管路选用规格为6308mm 环氧树脂涂层螺旋钢管,支管路选用规格为3256mm 环氧树脂涂层螺旋钢管,采用法兰连接。主管路长度约 3200m,支管路长度约 2000m。主管路铺设在下组煤西翼回风大巷中,支管路铺设在下组煤瓦斯抽采巷段和 100510 回中国科技期刊数据库 工业 A 采工作面回风顺槽。管路采用采用法兰连接,管壁环氧涂层厚度 0.5mm 左右。在低洼地段及拐弯处安装有放水器。安装有配套的安全附属装置和监控系统。2.2 管路腐蚀现状 公司在冲抽采系统管路,在管路来源上整体上可以分为购买管路和自制管路。其中购买管路均采用环氧数脂涂层包覆的钢管,其通过采用
7、加热方式将涂层粉末均匀的牢固的附着在钢管上。现公司自制管路方法,采用传统电焊焊接完成后,直接涂抹环氧树脂油漆。自抽采系统运行以来,管路腐蚀破损事情时有发生,造成抽采系统效率下降,影响井下生产安全。后经现场勘察,腐蚀管路有多种情况及形状,但经过总结分类,井下管路腐蚀主要形式总的可分为四种形式。第一种,法兰盘连接处腐蚀。主要表现为一个或多个不规则的空洞,腐蚀部分包括法兰盘和管壁。多发生在低洼容易积水的法兰附近,尤其是瓦斯流动方向下侧的法兰盘受到的腐蚀最为严重,这种腐蚀形式在公司井下最为常见,危害性也是最为严重。第二种,条状腐蚀,通常腐蚀较严重。多表现为中间一条狭长的破口,破口两侧管壁薄,壁厚大为减
8、少,若不及时处理,腐蚀破口会继续向两侧扩大。主要发生在积水管路下部及弯头外弯侧。第三种,坑状腐蚀。主要是表现为一个近似圆形的腐蚀坑,多出现在管路底部,在其他位置也多有出现,一般较为隐蔽,发现都是在后期4。一旦出现后未及时处理,其会进一步发展,直至穿透管壁,或多个连在一起,加快腐蚀进度及破坏程度。分布基本没有规律,随机出现。这种类型在公司出现较少。第四种,片状腐蚀。表现为均匀腐蚀,初期腐蚀较为缓慢,主要分布在防腐涂层大面积脱落的区域,或者未进行防腐处理管壁处,一般多发生在管路外部,受到外部环境的腐蚀,平时氧化腐蚀进程缓慢,一旦遇到合适环境条件,例如浸泡积水、洒水等,就会加快腐蚀。3 原因分析 针
9、对公司的抽采管路腐蚀特性,结合公司井下实际情况,经过综合分析,抽采管路腐蚀主要原因如下:第一,抽采瓦斯中硫化氢含量较高,溶于水后形成酸性溶液,进而发生电化学腐蚀。由于公司下组煤9+10 号煤均为中高硫分,煤层含硫量较大,致使所以抽采瓦斯中含有硫化氢气体,经检测含量在 50ppm 左右。干燥的硫化氢不会对管材产生腐蚀,但是一旦溶于水后,硫化氢就会发生电离析出氢离子,使得抽采内壁水膜呈现酸性,当接触裸露的铁管后,形成原电池,发生电化学腐蚀1。第二,管路连接不平直,部分凹陷地段容易发生应力腐蚀。由于井下巷道底板不平整,会造成瓦斯管路起伏不平直,从而形成多个凹陷段。这样在凹陷区域的管路下部就会形成拉力
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