埋地供水管道的腐蚀及内外防腐措施探讨

2019-02-08黄贺

全面腐蚀控制 2019年11期

黄贺

（大庆油田水务公司技术开发公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

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。

1 埋地给水管线水质侵蚀特点

城市给水管网主要输送地表水、地下水等，地表水中的pH值多呈现出酸性，二氧化碳气体含量较高，会使供水管道内壁产生锈蚀。地下水多呈现出碱性特点，钙、镁离子含量较高，会以绒体方式附着在供水管道内壁。供水管道内壁锈垢在形态上有着较大的差异，相同的供水管道的不同部分也有着不同的特征。锈垢外层以黄色的Fe2O2为主要物质，内部存在着黑色的氧化亚铁、硫化亚铁等，粘糊状物质内部为铸铁受到侵蚀后附着在表面的石墨。供水管道内壁的锈垢使得供水管线产生较大的水力损失，使用寿命无法达到设计年限。

2 埋地金属供水管道腐蚀机理

在金属表面产生化学或电化学反应，会使金属进入到氧化状态。按照金属腐蚀的机理可以划分为化学腐蚀、电化学腐蚀，金属在水中受到腐蚀是侵蚀性化学性腐蚀。

2.1 埋地供水管道土壤特点和腐蚀机理

土壤是由土壤颗粒、水分和空气形成的复杂多相物质，土壤颗粒中有着较多的矿物质和有机物。土壤有着较为明显的毛细管多孔特点，水以自由水和吸附水方式存在于土壤中，形成了离子导体使得土壤转变为腐蚀性电解质。在水分的影响下，土壤中胶凝物质、有机质等会形成聚体，含水率决定着土壤的透气性和导电性。土壤结构有着较强的不均匀性，土壤颗粒成分、孔隙和水分等有着很大的不同，供水管道外部的电化学性质也会有着很大的差别。

2.2 供水管道的内部腐蚀

给水管道用于输送地表水时，水体温度会随着季节呈现出变化。水温提高会使溶液粘度减小，溶解氧扩散能力变大，这就会加速金属供水管线腐蚀。腐蚀速度会受到氧扩散情况的影响，如果水体温度上升10度，钢质管道的腐蚀速度可以提升20～30%。PH值在4～10区间时，金属的化学反应速度会变快。水体中还含有氯离子等物质，当PH=8会使得金属管道腐蚀变快。吸氧腐蚀现象和浓差极化、氧扩散有着直接的关系，液体的流动性会对浓差极化、扩散产生较大的影响。流体速度变快说明金属扩散层厚度在不断变小，氧气物质的传输则更为便利，这就使得极限电流密度变大。如果多层流状态转变为湍流时，金属的腐蚀速度会显著提升。层流内腐蚀速率会随着流体速度提升而出现缓慢增长趋势，到达湍流区域后，腐蚀的速度会不断变大。当腐蚀速度上升到特定值后，会存多种类型的腐蚀，在层流区域中出现全面腐蚀，湍流区域表现为湍流腐蚀现象，高流速区域为空泡腐蚀。

3 防腐材料的选择

对城市供水管道防腐材料进行选择时，需要结合使用条件、环境影响因素、输送介质等多方面的影响因素进行分析，从防腐蚀材料的技术经济性等进行分析，从而确定最为科学合理的防腐材料和施工工艺。氯磺化聚乙稀材料有着较好的抗氧化性能，可以很好地抵抗酸碱性液体和化学药品的腐蚀，可以在金属管道壁中具备较好的附着力。氧煤沥清是由于环氧树脂、煤沥青等配合而成的防腐蚀材料，透气率和渗水性都比较低，可以与底漆进行同步收缩和膨胀，不会受到热应力、机械应力方面的影响，有着较好的电绝缘特性，可以应用到埋地管道外防腐施工。

水泥砂浆可用于供水管道内防腐施工，把侵蚀性水质与金属管道进行隔离，水泥砂浆衬里由于长时间的应用，会在表面建立起生物膜，可以保证内部衬里有着较好的粗糙系数。水泥砂浆的碱性条件会使钢金属管道建立起钝化膜，不需要对金属基底进行处理。水泥砂浆凝固过程中出现的干缩会使衬里局部出现裂缝，裂逢宽度值低于1毫米，由于供水管道使用时间的变长而变窄。水泥砂浆衬里也会出现径向收缩问题，会使衬里出现较大面积的空鼓现象，存在着部分脱落问题。可以采用干缩性小的水泥，适当提升硅酸三钙、铁铝酸四钙使用量，降低铝酸三钙物质含量，严格控制氧化钙物质使用量，可以避免水泥砂浆衬里内应力变大，提高了供水管道使用寿命。