烟气管道是工业生产和能源系统中输送高温、多组分烟气的关键部件，广泛应用于电力、冶金、化工、建材等行业。由于其长期处于高温、高湿、含腐蚀性介质（如SO₂、NOx、HCl、水蒸气、烟尘）的恶劣环境中，腐蚀问题尤为突出，严重影响管道寿命、系统安全运行和经济效益。本文旨在系统阐述烟气管道腐蚀的百科知识。
一、 腐蚀机理：多因素耦合作用
烟气管道腐蚀是一个复杂的物理化学过程，主要机理包括：
- 电化学腐蚀：当管道金属表面形成冷凝液膜（含溶解的酸性气体如SO₃形成的硫酸）时，构成电解液，引发金属（如碳钢）的阳极溶解（铁失去电子变为Fe²⁺）和阴极还原（如氧得电子生成OH⁻），这是低温部位（如烟囱、脱硫系统后）腐蚀的主要形式。
- 高温氧化/硫化：在高温段（如锅炉省煤器前），管道金属直接与烟气中的氧气、硫化物反应，生成氧化铁皮或硫化物鳞层，这些层可能疏松多孔，无法提供持续保护，导致基体金属不断消耗。
- 露点腐蚀：当管壁温度低于烟气中酸性气体（特别是SO₃）与水蒸气结合形成的硫酸露点温度时，硫酸冷凝析出，对管壁产生强烈的酸液腐蚀，腐蚀速率急剧升高。
- 磨损腐蚀：高速流动的烟气携带的飞灰、颗粒物对管道内壁造成持续冲刷，破坏金属表面的钝化膜或腐蚀产物层，加速腐蚀进程。
- 应力腐蚀开裂：在特定腐蚀介质（如氯化物、氢氧化物）和拉应力共同作用下，管道材料可能发生脆性开裂。
二、 主要腐蚀类型与部位
- 均匀腐蚀：整个内表面相对均匀地减薄，常见于冷凝液广泛存在的区域。
- 点蚀与坑蚀：局部形成深坑，危害性大，易发生在冷凝液积聚、沉积物下方或焊缝缺陷处。
- 缝隙腐蚀：发生在法兰连接处、保温层下等缝隙区域，由于氧浓度差异形成腐蚀电池。
- 冲刷腐蚀：在弯头、变径管、挡板等气流方向改变或流速突增部位尤为严重。
- 典型部位：
- 空气预热器至除尘器段：温度降至酸露点附近，腐蚀风险高。
- 湿法脱硫（FGD）系统进出口烟道：进口烟道存在未脱除的SO₂等导致的低温腐蚀；出口净烟道因烟气温度低、湿度饱和且可能携带逃逸的浆液雾滴，腐蚀性极强。
- 烟囱（尤其是湿烟囱）：承受低温、高湿、酸性冷凝液的直接作用，是腐蚀的重灾区。
三、 关键影响因素
- 烟气成分：SO₃含量（显著降低酸露点）、HCl、HF、NOx浓度。
- 烟气温度与壁温：是否跨越酸露点、水露点是关键。
- 水分含量与相对湿度。
- 烟气流速与颗粒物载荷：影响冲刷强度和沉积。
- 管道材料：碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金、非金属材料的耐蚀性差异巨大。
- 设计、制造与安装：是否存在滞留区、积液区、焊接质量等。
四、 防护与控制策略
- 材料升级：
- 高温段：采用耐热钢、渗铝钢等。
- 低温/湿区：采用耐酸不锈钢（如316L、317L）、双相钢、高镍合金（如C-276），或整体玻璃钢（FRP）、钛基复合板等。
- 涂层与内衬保护：
- 防腐涂料：如高温硅酸锌涂料、厚浆型环氧/酚醛涂料、鳞片树脂涂料（玻璃鳞片、云母氧化铁鳞片）。
- 内衬：橡胶衬里、玻璃钢衬里、砖板衬里（如耐酸陶瓷砖）、合金薄板衬里。
- 工艺控制：
- 燃料预处理（如脱硫、脱氯）。
- 向烟气中注入添加剂（如镁基、氨基物质）中和酸性气体，提高露点温度。
- 优化燃烧，减少SO₃生成。
- 提高排烟温度或对管壁进行保温/加热，使其避开酸露点区域。
- 结构设计与维护：
- 优化设计，避免冷凝液积聚和高速冲刷（如采用大曲率弯头）。
- 确保排水系统畅通。
- 加强在线监测（壁厚、温度、pH值等）和定期检查，建立腐蚀管理档案。
结论
烟气管道腐蚀是涉及材料、环境、流体力学、热工等多学科的综合性问题。有效的腐蚀控制必须基于对具体工况（燃料、工艺、烟气参数）的深刻理解，采取“材料优选、工艺调控、结构防护、监测维护”相结合的综合性策略。随着环保标准趋严和超低排放技术的推广，烟气成分和温度条件发生变化，对管道耐腐蚀性能提出了更高要求，新型耐蚀材料、智能监测与寿命预测技术将成为未来发展的重要方向。
