长输热网管道铝箔玻纤布反射层的腐蚀原因

铝的化学性质稳定，寿命长，铝箔本身不透光且表面具有金属光泽，对电磁波具有很强的反射作用，作为保温层材料可以极大地减少辐射热损失。铝可以在空气中自我钝化形成氧化铝保护膜，隔绝外界接触，从而使铝具有一定的耐腐蚀性能。

单独铝箔的强度、刚度、绝热特性并不太好，为提高其强度，发挥反热辐射作用，一般将铝箔和其他材料做成复合材料。铝箔延展成0.006～0.1 mm的薄层后很难单独形成空气间层，因此可将其依托在具有一定刚性的其他薄材(如玻纤布)上面。当铝箔厚度大于15 μm时，铝箔表面微孔消失，空气渗透、水蒸气渗透近似为零，可视为不透气材料[1]。这些优点使得铝箔的反射特性十分良好，可降低管道10%～15%的散热损失，被广泛用于蒸汽输送热网管道的保温[2]。但在铝箔生产中采用了轧制工艺，这就不可避免地产生针孔缺陷，导致水蒸气渗透过反射层进入内层的高温玻璃棉，与高温玻璃棉中的物质结合形成碱性水溶液，进而腐蚀铝箔，降低铝箔对辐射的反射效果，增大热量损失[3-5]。

某电厂热网管道铝箔玻纤布反射层的铝箔发生了腐蚀。本工作对反射层腐蚀形貌进行了观察，并采用X射线荧光光谱仪对腐蚀表面进行了元素分析和含量测定，分析了铝箔玻纤布铝箔侧腐蚀的原因，为减少铝箔表面腐蚀提供技术支持。

1 铝箔玻纤布表面腐蚀影响因素分析

铝箔表面与周围介质接触，发生化学或电化学反应后，在铝箔表面产生缺陷，被腐蚀的铝箔表面会失去金属光泽，严重时还会产生灰色腐蚀产物。铝箔玻纤布中的铝箔发生腐蚀有以下几种可能：1) 铝箔存放保管不当，由于气候潮湿或雨水浸入而引起腐蚀；2) 工艺润滑剂或接触材料(高温玻璃棉)中含有水分或呈碱性；3) 复合材料(玻纤布)成碱性[6]。

1.1 铝箔的影响

纯铝的强度不高，但可通过冷加工使强度提高一倍以上，另外可通过添加镁、锌、铜、锰、硅、锂、钪等元素对其进行合金化，再经过热处理使纯铝的强度进一步提高[7]。试验材料为牌号O-1235的合金铝箔，其中铝质量分数为99.35%，同时含有微量硅、铁、铜、锰、镁、锌、钒、钛等金属，铁硅质量比为0.25。铁硅质量比会直接影响铝箔细化晶粒和表面质量[8]及其耐蚀性[9]。

1.2 接触保温材料的影响

铝箔表面变色发黑的原因是高温玻璃棉中碱性氧化物(主要是氧化钠Na2O和氧化钾K2O，见表1所示)在水蒸气的作用下，与铝箔发生化学反应，生成了偏铝酸钠NaAlO2和偏铝酸钾KAlO2等，并在铝箔表面沉积，其化学反应如式(1)～(4)所示。

K2O+H2O2KOH

2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑

2Al+2H2O+2KOH2KAlO2+3H2↑

表1 某型高温玻璃棉化学成分(质量分数)Tab. 1 Chemical composition of a certain type of hightemperature glass wool (mass fraction) %

1.3 玻纤布的影响

玻纤布主要由玻璃纤维和短线针刺无纺布复合而成，是一种性能优异的无机非金属材料，根据含碱量高低分为高碱布、中碱布和无碱布。目前,适用于热网的铝箔玻纤布多为中碱布，其含有一定量的碱金属氧化物，如Na2O，其作用机理与碱性玻璃棉相似。郝雪龙等[10]采用电位法测量了铝合金阳极氧化膜的耐碱腐蚀性能, 发现阳极氧化能够提高其耐碱腐蚀性能，但对点腐蚀的改善作用有限。

2 理化检验与结果

2.1 形貌观察

保温铝箔玻纤布反射层试样取自无锡某电厂蒸汽管道。该蒸汽管道已运行3 a，其外径为820 mm、厚度为10 mm，管内蒸汽温度为313～314 ℃，压力为1.088～1.109 MPa。该蒸汽管道主要采用了典型的硅酸铝针刺毯、高温玻璃棉、3款不同耐高温的铝箔玻纤布反射层和彩钢板等共14层复合保温结构，如表2所示。每层保温材料之间，有一层铝箔玻纤布反射层，以降低辐射散热量。

表2 无锡某电厂蒸汽管道的保温结构Tab. 2 Thermal insulation structure of steam pipelineof a power plant in Wuxi City层数保温结构备注140 mm硅酸铝针刺毯2长输热网专用耐高温铝箔玻纤布反射层第1层反射层340 mm硅酸铝针刺毯4长输热网专用耐高温铝箔玻纤布反射层第2层反射层540 mm硅酸铝针刺毯6长输热网专用耐高温铝箔玻纤布反射层第3层反射层750 mm高温玻璃棉8长输热网专用耐高温铝箔玻纤布反射层第4层反射层950 mm高温玻璃棉10长输热网专用铝箔玻纤布反射层第5层反射层,见图1(a)1140 mm厚高温玻璃棉(180°)顶层1240 mm厚高温玻璃棉(120°)顶层13长输热网专用防水铝箔玻纤布反射层第6层反射层,见图1(b)140.7 mm彩钢板

文章来源：《中国辐射卫生》 网址: http://www.zgfswszz.cn/qikandaodu/2021/0209/367.html