长输热网管道铝箔玻纤布反射层的腐蚀原因(2)

取样时发现靠近管道的内4层反射层的铝箔状态良好，无腐蚀现象发生，而最外2层反射层即第5层和第6层反射层的铝箔光面侧明显变暗，局部出现发黑或变白现象(白斑)，如图1所示，同时发现，与之接触的高温玻璃棉潮湿，且颜色变暗。虽然内层的耐高温铝箔玻纤布反射层长期工作在高温环境中，但水气很难渗透过多层的玻璃棉和铝箔玻纤布进入保温层内部，因此工作环境较为干燥;而最外的2层铝箔玻纤布反射层受环境温、湿度和高温玻璃棉的影响，因此表面发生大面积腐蚀，颜色明显变暗，局部发黑，腐蚀现象严重。

(a) 第5层铝箔玻纤布反射层

(b) 第6层铝箔玻纤布反射层图1 无锡某电厂热网用铝箔玻纤布反射层照片Fig. 1 Photographs of the 5th (a) and the 6th (b)reflective layers of aluminum foil with fiberglass clothon heat-supply network of a power plant in Wuxi City

2.2 X射线荧光光谱分析

为深入研究铝箔玻纤布反射层发黑变暗的原因，采用岛津(SHIMADZU) EDX-8000能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)进行了表面元素定量分析。试验共测试了6个样，试样尺寸为15 mm×15 mm，试样来源及测试位置如表3所示。其中，试样O-1，O-2为全新未使用过的高温反射层，同时测试了正反两面，分别对应O-1铝箔侧和O-2玻纤布侧。

表3 铝箔玻纤布反射层试样Tab. 3 Reflective layer samples of aluminum foilwith fiberglass cloth试样编号试样来源与测试位置备注5C-B第五层反射层,铝箔发黑处现场拆除取样5C-W第五层反射层,铝箔发白处现场拆除取样6C-B第六层反射层,铝箔发黑处现场拆除取样6C-W第六层反射层,铝箔发白处现场拆除取样O-1长输热网专用玻纤布反射层铝箔侧新品取样O-2长输热网专用玻纤布反射层玻纤布侧新品取样

由图2可见，试样5C-B表面存在多达12种金属元素。其主要原因如下：其一，铝箔玻纤布中使用的铝箔为西安铝业生产的O-1235型金属压延铝，材料本身含有微量硅、铁、铜、锰、锌等金属元素；其二，与铝箔紧密接触的高温玻璃棉中含有硅、钠、铝、钾、钙等金属元素的氧化物，这些氧化物会与铝氧化物发生化学反应，如氧化钙CaO与偏铝酸钠NaAlO2反应生成CaO·Al2O3会沉淀出来；其三，玻纤布中含有大量的硅和钙元素，在长期使用过程中，这些元素会通过铝箔的针孔渗透至铝箔光面侧。另外，在施工过程中，铝箔玻纤布通常以缠绕方式包覆在管道外壁，局部位置铝箔玻纤布会出现重叠，导致铝箔光面直接与内层的玻纤布接触。玻纤布中钙氧化物与铝箔中铝氧化物长期作用会发生化学反应，生成共生白色沉淀物，在铝箔表面沉淀并导致铝箔反射率下降。

图2 试样5C-B表面元素分析XRF谱Fig. 2 Surface element analysis XRF spectrumof sample 5C-B

表4给出了不同试样X射线荧光分析结果。结果表明，不同的铝箔玻纤布反射层表面主要元素为铝，其含量均在98%(质量分数)以上，同时含有多种微量金属元素；不同铝箔玻纤布反射层中各种微量元素成分会略有不同，其含量也会有微弱波动，如试样5C-B和5C-W，后者缺少了硫和钾元素。

3 腐蚀原因分析

对比第五层反射层局部发黑试样5C-B与局部发白试样5C-W的X射线荧光分析结果可知，后者的钙质量分数由0.53%增加到1.25%，增加了一倍多，钙主要来源于玻纤布。第6层反射层局部发黑试样6C-B与局部发白试样6C-W，也出现了相同的现象。新品试样O-1中钙元素含量也较低。导致铝箔玻纤布反射层发白的原因是铝箔表面生成了CaO·Al2O3等共沉淀物，且产物中的NaOH会进一步促进偏铝酸钠NaAlO2的形成，整个反应成恶性循环，其化学反应见式(5)～(8)。水蒸气的渗透为反应提供了水，加速了腐蚀的发生。

NaOH+Al2O32NaAlO2+H2↑

CaO+H2OCa(OH)2

Ca(OH)2+2NaAlOCaO·Al2O3↓+

2NaOH

表4 不同试样X射线荧光分析结果(质量分数)Tab. 4 X-ray fluorescence analysis results of differentsamples (mass fraction) %元素5C-B5C-W6C-B6C-WO-1O-2Al99.....

4 结论与建议

对无锡某电厂热网管道铝箔玻纤布反射层中铝箔腐蚀的原因进行了分析,得到如下结论并提出相应的建议：

(1) 铝箔与玻纤布缠绕时，重叠部分的玻纤布中钙氧化物会与铝箔中铝氧化物长期作用发生化学反应，生成共生白色沉淀物，在铝箔表面沉淀并导致铝箔反射率下降。在实际施工中，应尽量减少铝箔与玻纤布的直接接触，缠绕时应尽量避免重叠。

(2) 水蒸气的渗透会加速腐蚀的发生，建议保温管道外层玻纤布与彩钢板之间，增加一层防水薄膜。

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