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能源技术与管理2006年第1期

矿井井筒装备腐蚀机理和防护

王冉。齐庆杰。付现伟
(辽宁"1-程技术大学赉源与环境工程学院，辽宁阜新123000)
【摘要]我国矿井井筒装备普遍受到腐蚀的影响，总结了矿井井筒的腐蚀影响因素、腐蚀形
式。在此基础上分析了其腐蚀机理。分别从材料选择、表面处理、表面保护涂层、电
化学保护等方面阐述了防护措施及其特点。
[关■词]矿井井筒；腐蚀机理；防护措施
【中圈分类号]TD262．5【文献标识码】B【文章编号]1672_9943(2oo6)O1-0060-03

看。电位越正的金属越稳定，腐蚀性越好。电位越
0引言
低的金属越不稳定。易发生腐蚀。
井筒是矿井的咽喉。它既是煤炭提升、人员进(3)金属的组织结构。当金属的化学成份一定
出、物料上下、供电、排水、通风的通道，又是整个时，由于受热和冷却的速度和温度不同，会使金属
矿井的安全出口。矿井井筒能否正常运行。直接关内部产生不同的组织结构并影响金属耐蚀性能。
系到煤炭生产和矿山安全。煤矿井筒装备主要由(4)金属的表面状态。一般来说粗糙的金属表
普通A碳钢加工制造。安装一个井筒少则需要上面比光滑的金属表面吏容易被腐蚀。金属表面的
百吨．多则需要上千吨的钢材。而煤矿井筒内主要机械损伤、缝隙、孔穴、焊接缺陷等部位都是最薄
特点之一是阴暗、潮湿、下部有较大的淋雨；另一弱的地方，容易引起局部腐蚀。
特点是风量大。风速高，供氧充足。因而煤矿井筒(5)金属应力。在制造设备的过程中，由于受
内具有金属发生电化学腐蚀的两个基本条件一氧到冷、热加工(拉伸、弯曲、冲压、焊接等)而变形，
气和水分。在这样的环境中，A3钢腐蚀严重，其速并产生较大的残余应力。这不仅会加速金属的腐
率达O．3一-l-2mnda。井筒装置108左右就要更换。蚀。而且在特定的介质中，还会产生压力腐蚀而破
根据目前我国煤炭工业的生产水平和矿井的设计裂。
要求。大中型矿井的开采时间一般都要求50a以1_2环境
上，有的甚至达到100a，属永久性工程。为了延(1)介质的PH值。介质的PH值(酸碱度)对
长井简装备的使用寿命，减少停产维修时间，提高金属腐蚀的影响比较大，也比较复杂。一般规律是
煤炭产量，认真搞好井简装备的防腐工作具有重PH值越小。酸性越强，腐蚀性也越强。
要的意义。(2)盐溶液的浓度。一般说来，金属在中性盐
溶液中的腐蚀性随盐浓度的增加而增加。当达到
1影响腐蚀的因素
某一最高点时，叉会逐渐降低。
在矿井井筒中，金属材料的使用量很大，所以(3)介质的温度。一般情况下，温度升高会增
井筒的腐蚀主要是由金属的腐蚀情况决定。金属加反应速度。促进溶液的对流、扩散。从而加速腐
的实际腐蚀过程是十分复杂的．影响腐蚀的因素蚀电池的阳极过程和阴极过程。所以温度升高会
较多。但这些因素不外乎来自两个方面。一是金属使腐蚀速度增加。但超过8O℃，则由于溶解氧的
本身。二是金属材料所处的环境。显著降低而腐蚀速度减小。
1．1金属材料(4)介质的流速。由于介质的流动，会造成介
(1)金属的成份。在一定的腐蚀介质条件下，质对金属表面的冲刷，使金属的表面膜容易损坏。
金属的腐蚀与化学成份有直接影响。一般是杂质腐蚀物容易脱落。同时。不断更新金属表面的溶
的存在会降低金属的耐蚀性，而加人某些元素可液，有利于腐蚀反应的进行。所以，多数情况下，增
以提高金属的耐蚀性能。加介质的流速会加速金属的腐蚀。煤矿井简中，由
(2)标准电极电位。从热力学稳定性的角度来于风大、淋水大，介质流速大，所以井简装备的腐

2006年第1期王冉等矿井井简装备腐蚀机理和防护6l

蚀速度远高于其他环境中金属的腐蚀速度。的电极电位不尽相同，两个不同电位的相邻部位
1．3其他因素很自然构成一个原电池。电位较低的部位成为阳
除了上述因素外．还有许多其他因素。如接触极，容易失去电子而被腐蚀；电位较高的部位成为
电偶反应、微量氯离子、微量氧及微量高价金属离阴极仅起到传递电子的作用，一般不被腐蚀。在
子等，这些因素往往易被忽视。会造成严重后果。煤矿井下提供了发生腐蚀的基本条件一氧气和
水。而井筒设备主要是碳钢，它是有铁索体和渗碳
2腐蚀形式
体组成，铁素体的电位较低，成为阳极，而电位较
(1)大气腐蚀。煤矿井筒中，金属材料的大气高的渗碳体成为阴极。在氧气和水的条件下发生
腐蚀主要是材料受大气中所含的水份、0和腐蚀反应如下：
介质(包括SO、CO：、NaC1、煤尘和表面沉积物)的腐阳极反应：2Fe一4e---~2Fe
蚀。井下有害气体中，SO2危害特别大，SO2易容于阴极反应：2H20+Oz+4e---~40H一
水形成HS0，其既有酸性又有氧化性，从而加速而腐蚀产物分别为：2Fe+2H20+02---~2Fe(OH)2
金属的腐蚀。大气腐蚀在井下