市政混凝土污水输送管道内部腐蚀及防腐的研究

赵艳艳

摘要：目前，我国的城市发展十分迅速，市政混凝土污水输送管道内部混凝土及钢筋受到严重腐蚀是导致混凝土管道失效或临近失效的一个重要原因。通过阐述市政混凝土污水输送管道的腐蚀机理，混凝土表面防腐涂层防护可以降低污水腐蚀离子的渗透速率，达到隔绝或减轻环境因素对混凝土的作用。最后，分别介绍常用的有机涂料类、防腐砂浆类及防腐内衬类混凝土管道内表面防腐层，并提出采用内防腐类别的选用方法。

关键词：污水管道；混凝土腐蚀；防腐；混凝土耐久性

引言

污水管道发生腐蚀，容易导致管道破裂，街区道路污水遍地，影響环境的同时为居民的生活和出行带来诸多不便，因此加强对污水管道腐蚀的防治显得尤为必要。造成污水管道腐蚀的原因是多方面的，包括施工、管理和后期的维护等问题，任何一个环节的处理不当都可能会造成污水管道的腐蚀，因此必须要加强对污水管道的管理。

1污水管道腐蚀机理分析

1.1内部金属腐蚀机理

污水管道很多都为金属材质，因此在污水长时间浸泡的情况下会造成电化学腐蚀的情况，而电化学腐蚀的机理为管道金属形成电池，阴极产生氧的还原反应，阳极则发生铁的溶解。同时在污水的排放中存在氮离子、硫离子、氨根离子等，在酸性的环境下会发生去极化电化学腐蚀反应，形成HCN-NH3-H2O的腐蚀反应。氨极本身容易溶于水，进而产生电解液，导致管道出现电化学腐蚀现象，特别是氨根与硫化物共存的情况下进一步促进管道的腐蚀。此外，污水在常温的作用下对环氧、酚醛以及呋喃等种类的涂层也会产生一定的腐蚀作用，酚类小分子容易导致管道的涂层被穿透，进而造成分子结构的断裂，导致管道金属暴漏被腐蚀。

1.3微生物作用

微生物作用对管道的腐蚀过程是自然界硫循环的一部分，该过程称为生物硫酸腐蚀。污水在管道输送过程中，污水中悬浮物逐渐堆积在管道底部形成污泥。污泥中的SO42-被硫酸盐还原菌还原，生物化学反应生成硫化氢。反应中释放出来的H2S气体聚集到管道上部未填充水的空间与混凝土接触。接着H2S又由于硫氧化菌的生物化学反应生成硫酸。在硫酸的长期腐蚀作用下，混凝土内部钢筋由于去钝化而被破坏。而且硫酸盐还原菌的存在会造成混凝土内部pH值的下降，形成恶性循环。pH值越低，硫氧化菌的繁衍速度越快，甚至在pH值为1的环境中还能进行繁殖。已建市政混凝土污水输送管道的腐蚀情况，管道内壁腐蚀呈以下特点：（1）管道水气分界面处及水位变化频繁处比其他区域腐蚀更为严重。（2）在相同的环境下，管道底部通常要比顶部、侧壁腐蚀轻些，这是由于底部常年被污泥覆盖，所处状态相对稳定，所以腐蚀发展较慢。

2市政混凝土污水输送管道内部腐蚀及防腐

2.1做好管道内壁的涂层

污水管道内壁涂层主要采用熔结环氧粉末、环氧聚氨酯等进行防腐，这些防腐材料的性能都比较好，但是由于污水对常温固化环氧物质具有腐蚀作用，容易导致涂层出现断裂和溶胀等情况。因此还需要对内壁涂层进行改进，可以采用一些抗垢性、抗腐蚀性较强，同时耐高温、耐水的防腐材料，比标准和管理责任制度，对出现质量问题的要做到追责到人，这样可以增加工作人员的工作责任心，防止出现人为失误导致的质量问题出现；另一方面，加强对焊接施工过程的实施监控，对于油田管道焊接各个操作步骤进行实时监控，一旦发现出现问题要及时纠正并做出处理。通过不断研究新的焊接工艺技术来提高焊接的质量，同时要对焊接作业人员进行新技术的培训和考核，对于没有经过考核的作业人员要进行处罚，杜绝不符合安全操作的行为出现，这样可以进一步提升油田管道焊接的质量。

2.2做好管道施工控制

管道施工合同签订时，需要在合同中对管道的施工标准，验收标准以及奖惩办法等都做出明确的规定，并严格执行合同要求。在施工的过程中还需要加强监管，防止不利于施工的技术和行为对施工造成影响。施工单位在管道施工过程中必须要严格按照施工图进行，保证排水管道走向、材料、孔径以及埋深等方面的合理性，不得对设计进行随意更改。同时建设单位需要加强对施工单位施工情况的检查和监督。对于新建设的排水管道，必须要保证管道的合理性，在管道的埋设过程中需要根据施工场地的土质合理的采取埋设方式。比如对于含水量高的土质可以采用换土的方式提升管道周围土质的坚实度。在管道的垫层中需要根据实际的施工情况，尽可能选择砂层垫层，保证管道受力的均匀性，也可以利用级配砂石或者碎石进行垫层，以提升管道的抗腐蚀性能。

2.3有机涂料类

根据不用的有机材料，有机涂料类包括环氧涂料、聚氨酯涂料、聚脲弹性体涂料、丙烯酸乳胶漆、氟树脂涂料、有机硅树脂涂料、玻璃鳞片涂料等，其中应用在市政混凝土污水输送管道防腐材料最常见是聚氨酯涂料。聚氨酯涂料应用在市政混凝土污水输送管道中具有以下优点：聚氨酯涂料具有低透水性和低透气性，以及优异的耐腐蚀性；通过调节混合比例，可以将涂层制成刚性涂层或柔性涂层；还可与各种树脂混合或改性制备各种聚氨酯防腐涂料；可以在低温潮湿的环境下固化。其具有良好的机械性能，良好的水解稳定性，抗生物污损性和耐温性。

结语

（1）市政混凝土污水输送管道的腐蚀与其他混凝土建构筑物的腐蚀相比有一个显著的不同是，污水输送管道内部腐蚀主要因素是受到雨污水及污泥中的微生物在长期下对混凝土的腐蚀作用。（2）从管道腐蚀的微生物作用、硫酸盐腐蚀、氯离子腐蚀、酸性介质腐蚀、碳化作用等腐蚀过程中可以看出，一旦管道腐蚀形成，都会形成恶性循环，使得腐蚀循环过程越来越快，越来越严重。在实际中，这几种腐蚀是同时存在的，腐蚀物质叠加腐蚀的机理还需进一步研究。（3）混凝土表面涂层和防腐面层防护的原理是降低污水腐蚀离子的渗透速率，达到隔绝或减轻污水腐蚀物质对混凝土的作用，提高形成腐蚀恶性循环的阈值。

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