埋地供水管道的腐蚀及内外防腐措施分析

埋地供水管道的腐蚀及内外防腐措施分析

闫博

陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西西安 710001

摘要：当前，城市多采用钢管或球墨铸铁管建立起地下供水管网，会受到土壤中酸性物质、水和氧化的等因素的影响出现外腐蚀现象，管线内输送的水分呈现酸性，二氧化碳含量高，则会对城市供水管道安全运行造成影响，需要对供水管做好内外防腐保护工作，保证城镇居民的正常用水。

关键词：埋地供水管道；腐蚀；内外防腐；措施

受多方面因素影响，埋地供水管道很容易出现腐蚀现象。城市供水管网的组成分为两个部分，分别是钢管和球墨铸铁管，在土壤内部环境的作用下，钢管和球墨铸铁管会出现一定程度上的腐蚀，被腐蚀后的管网，内部输送的水分PH值会发生相应的改变，这对于城市供水的稳定性是不利的。

1给水管道的腐蚀分类

1.1给水管的电化学腐蚀

国内诸多城市的规划建设中，给水管道一般是埋于地下，尤其是国内北方地区，由于冬季寒冷，管道基本需敷设于地下。地下管道的设置中，必须充分考虑土壤酸碱性、管内流体流速等影响，一旦土壤中电解质作用于管道表面，易发生电化学腐蚀问题，如各种氧化还原反应，在腐蚀电池作用下，会出现金属腐蚀现象。因此，当土壤化学物质与金属管道发生差别化接触时，就会形成原电池现象，电位差作用下形成了“电池效应”，进而会导致水管腐蚀问题突出。此外，管道内壁主要与输送介质接触，即与水接触。水本身作为一种电解质，因此金属表面易出现电位差，进而高部位会形成阳极、低部位会形成阴极。阴极部分的金属便会发生明显腐蚀问题，转入到溶液中便会形成严重损坏，释放处的电子会发生移动，水溶液内部氢氧根离子不断增加，当该离子数量达到一定程度后，溶液中的金属离子便会行为低价氧化物。如Fe(OH)2，水中还有可能存在大量的氧气，溶解氧作用下逐渐形成了高价氢氧化物，即Fe(OH)3。最终会导致管道内壁发生严重的凹凸现象。

1.2细菌腐蚀

从土壤内部微生物环境分析，考虑到内部可能存在较大量细菌，且土壤条件有可能极易适合细菌繁殖。细菌在土壤大环境之下，会将土壤、水中有机物逐渐转化为某种酸或盐，进而导致腐蚀电池电极的出现，加速了电化学腐蚀作用。

2埋地金属供水管道腐蚀机理

2.1埋地供水管道土壤特点和腐蚀机理

土壤中包含的物质较为多样化，有微生物、矿物质和有机物，这些物质共同构成了土壤的生态系统。通过观察，我们不难发现土壤的气密性非常好，它有着分布均匀的毛细管，水流通过这些毛细管渗入到土层内部。土壤中主要包含了自由水和吸附水两种，水具有流动性，它们会形成离子导体，对土壤有一个同化作用，使其逐渐转为腐蚀性电解质。土壤的含水率与凝胶物质和有机物质的组成有着非常紧密的关系，含水率越高，其导电性就越强。土壤结构呈一个动态变化的趋势，土壤结构受孔隙度、水分的影响，土壤结构发生改变，其管道外部电化学性质也会发生相应的改变；

2.2供水管道的内部腐蚀

供水管道在运行过程中，其内部温度会随季节的更替发生相应的改变，温度的提高会使水溶液的粘黏度降低，扩大对氧的吸收率，使得金属供水管道极易受到腐蚀。水温高低直接影响管道腐蚀速度，当水温上升10度，那么腐蚀速度会在原有的基础上提高20～30%。吸氧腐蚀受多个方面的因素影响，包括了浓度差、氧扩散等，在液体的流动下，两者会发生一定的改变，金属扩散层的厚度越薄，其流体速度就越快。当单向化流层转为多级湍流时，会大大提高金属的腐蚀速度，到达一定的阀值后，腐蚀速度会逐渐变慢。

3埋地供水管道的防腐措施

3.1防腐材料的选择分析

城市供水管道的防腐处理中，必须充分考虑防腐材料的种类。相关人员要结合环境影响因素、使用条件、内部介质物性等进行分析，保证防腐材料的经济性、合理性，从而选择最优化的防腐材料。其中氯磺化聚乙稀材料性能较好，该材料具有抗氧化性强、耐酸碱性突出的优势，在金属管道内部具有较好的附着效果。而氧煤沥青材料，主要包括煤沥青、环氧树脂等材料合成的防腐材料，具有渗水率低、透气率低的特点，该防腐材料接触底漆情况下，可能会发生明显的膨胀、收缩问题。可避免外界机械作用力、热应力的影响，整体电绝缘效果较为良好，在外管道的防腐施工中具有广泛应用前景。

供水管道内防腐方面，可借助水泥砂浆将侵蚀物和金属管道隔离。水泥砂浆长期使用后，可在管道表面形成生物膈膜，从而保证内部衬里的粗糙度有所提升，防腐效果增加。对金属管道而言，水泥砂浆可为其建立良好的钝化膜，不需金属基底处理。砂浆凝固后，干缩后易发生裂缝现象，当裂缝值宽度不超过1mm状况下，供水管道可能会变小。一旦水泥砂浆衬里发生径向收缩现象，内部有可能出现大面积的空鼓问题，脱落现象明显。为了避免上述问题，可借助干缩性水泥进行处理，及时对硅酸三钙用量进行优化调节，可减低砂浆衬里出现应力突变等状况，从而提高供水管道的使用寿命。

3.2优化水质处理工作

深入的分析管道的腐蚀、结垢等问题，要彻底的解决水资源输送过程中的水质问题，此时应该做好管线的腐蚀防护处理，主要是处理水质问题，具体可以从以下几个方面来进行：首先，合理的投入缓蚀剂。缓蚀剂在应用中成本较高且对于水质产生不利影响，所以在应用中还不是很普遍，多数都是在循环系统中使用。其次，氧化法。该方法的操作非常的简单、成本较低，主要是消除硫细菌等，主要是通过深井与管道灭菌的方式。深井灭菌主要是向井内投入一定浓度的飘香粉来灭菌，一般确定投入量为50mg/L,2h就能有效的抑菌。管道灭菌的方式主要是通过加氯的方式来抑制细菌的滋生，有效的消除管道腐蚀的问题。最后，严格控制管道内部水的流速。根据不同管道直径来合理的确定管道流速，保证较高的经济性，还要避免出现管网内水槽的问题，一般情况下将管道内流速控制在2.5～3m/s之间，要想预防管道内部出现杂质的问题，应该合理控制最低流速，即0.6m/s。

3.3阴极保护法

基于管道的电流流动的连续性，采用阴极保护法连续测定的方法富有效果。对于管道电流抵抗力的测定，一般采用沿着管道沿线设置实验站的方法，在实验站读取电流、电压和电量，并向下面回路移动。根据这些数据计算管道沿线的各个管段的抵抗力，结果再与理论值比较，使之尽量符合现场实际。在了解清楚管道各管段的腐蚀分布和机理之后，就可以判定管道及其设施能否运用相应地抑制腐蚀措施。管道的腐蚀抑制措施种类很多，常用的方法主要有：阴极防腐、电流连续、电流绝缘、涂层衬里等。抑制管道腐蚀最常用的方法是在管道管壁上涂覆和附加化合物。要达到较好的防腐效果，具体应根据管道构造物性质、涂覆物成分、电流连续性等情况决定。几种防腐方法，都要考虑构造物的材质，做好计划，便于在平常的维修计划中列入执行。在具体计划中，某段材料的腐蚀抑制力可以忽略，以增加整体管道的防腐能力。

结论

随着现代化技术的更迭发展，出现了很多新型的防腐材料，这些防腐材料的质量较好，稳定性较高，在材料选择过程中，我们可以根据供水管道的实际情况进行合理的选择，以最优的防腐施工技术提高其管道防腐性能。

参考文献：

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