供热管网防腐保温技术探讨

□ 赵成军

我国北方地区冬季取暖主要依赖于集中供暖方式。据数据统计，截止到2017年，我国北方地区供热总面积达232亿cm2，城镇供热总面积为159亿cm2，占比80%，农村供热总面积为73亿cm2，占比20%。集中供暖率达到84.5%，较2013年集中供暖率76%有较大幅度提升。在集中供暖总量中，蒸汽供暖占比15.74%，热水供暖占比84.26%，均采用供热管网输送方式供暖[1]。在我国集中供暖率不断上升的背景下，供暖能效成为集中供暖的难点问题。据相关研究，欧美国家供热管网效率要求达到96%以上，日本供热管网效率要求达到97%以上，而我国供热管网能效仅为90%左右，说明我国集中供暖管网热损失较多，集中供暖防腐保温面临较多的问题，导致供热管网能效下降，因此，供热管网的防腐保温方面的技术有较大的发展空间。基于此，深入分析了供热管网防腐问题和保温问题，研究了供热管网防腐、保温施工技术要点，以期提高供热管网防腐保温性能，降低集中供暖能耗。

1 供热管网防腐原因分析

1.1 一般腐蚀

一般腐蚀是指由于管网介质造成的腐蚀，包括水腐蚀、氧气腐蚀、碳酸腐蚀、氯离子腐蚀、碱腐蚀等。

（1）水腐蚀是指由于管网排水后残留水含有的氧气、二氧化碳、氯化镁、氢氧化钠等物质对供热管网造成的电化学腐蚀。

（2）氧气腐蚀是指管网中溶解氧对将水中的Fe（OH）2氧化为Fe（OH）3沉淀而造成的管网腐蚀，从而在管网内形成黑色水膜，并将管道腐蚀出点状或溃疡状凹痕。由于供暖钢管表面与水、空气氧气发生氧化反应，对钢管造成氧化碱蚀作用，是导致供暖管道腐蚀的重要原因。

（3）碳酸腐蚀是当供暖水中存在大量二氧化碳时，与水结合形成弱酸性水，PH值降低，进而与钢管发生电化学反应的腐蚀现象。碳酸腐蚀属于麻点腐蚀。

（4）氯离子腐蚀是氯化镁引起的电化学腐蚀。由于氯化镁易溶于水，当供暖水中含有部分氯化镁时，易发生电化学反应而发生电化学腐蚀。

（5）碱腐蚀是指因供暖水中残留一定浓度的氢氧化钠而造成的钢管电化学腐蚀。

1.2 钢材材质腐蚀

钢材质腐蚀主要包括孔洞状腐蚀和面下腐蚀两种。孔洞装腐蚀是由于钢管受机械应力作用而产生的腐蚀，如锤击作用等，导致钢管表面防护膜破坏形成表面损伤。面下腐蚀是指钢管因质量问题，如重皮、夹层等，在侵蚀性介质的作用下产生的面下腐蚀。

1.3 应力腐蚀

应力腐蚀是指钢管受温度应力和腐蚀介质的双重作用下产生的一种腐蚀现象，造成钢管保护膜破坏的腐蚀现象。应力腐蚀主要通过介质加热、溶解氧溢出并转换为其他气体，如二氧化碳等，溶解于水形成酸性介质，造成钢管保护层侵蚀。

2 供热管网保温问题研究

供热管网保温是在供热管网外部加设一层保温层，起到保温隔热的作用。保温层施工质量直接影响集中供热能效，主要包括保温层施工质量和保温厚度两个方面。

2.1 保温层材质

长期以来，在集中供热管网和工业领域生产中，普遍采用保温岩棉作为管网保温材料，但由于保温岩棉属于软质材料，易发生沉降，进而引发上薄下厚问题，即供热管道上部保温层厚度变小，而下部保温层与管道之间形成较大的空隙，空隙中空气与管壁发生热量交换，引发供热管网热损失增加[2]。同时，保温岩棉易破损，其材质为天然岩石、矿物原料制成的蓬松状短纤维，结构疏松，在供热管网敷设完成后，受风雨侵蚀作用，保温岩棉保温层受到破坏，造成部分供热管网管线裸露、保温层脱落、散热损失加大等问题。保温岩棉本身结构疏松，空隙较多，雨水易渗入保温层，与管壁发生氧化作用，导致管壁腐蚀，从而造成供热管网减薄，缩短使用寿命。近年来，随着保温技术的发展，聚氨酯发泡保温材料在保温管网中应用日益广泛，属于有机保温材料，其保温性能更优异，可有效延长供热管网使用年限和提高保温性能。室外架空供暖管道可在保温管加设珍珠岩瓦块并在保温层外部涂刷玻璃钢进行保温防护，从而满足室外架空供热管网保温要求。

2.2 保温层厚度

在供热管网保温施工实践中，经实践研究发现，不同厚度保温层热损失存在较大的差异，其保温层厚度越大，保温隔热效果越明显，供热损耗越低，反之则供热管网热损失较大，导致集中供暖终端难以达到供热要求。但同时，由于保温层施工一次性投资较大，如不计成本盲目增加保温层厚度，必然导致供热管网建设成本增加。因此，在供热管网保温施工中，应基于经济性考虑合理确定保温层厚度。

3 供热管网防腐保温施工技术要点

结合供热管网施工实践，分别从供热管网防腐、保温两个方面阐述施工技术要点如下。

3.1 供热管网防腐施工技术要点

防腐施工工艺流程为：第一，施工准备；第二，表面处理；第三，防腐层施工；第四，防腐检查与验收。

3.1.1 施工准备

在供热管网施工前，应对用于工程防腐施工的防腐涂料进行进场验收，要求防腐涂料必须附带质量证明书，包括防腐涂料名称、主要成分、理化特性、生产厂家、油漆材料数据表和合格证等，防腐涂料应在使用期限内，经检验合格后方可使用。防腐施工应满足环境温度要求，环境温度应控制在13℃～30℃范围内，最低温度不得低于5℃，以免影响防腐材料凝结。涂装表面温度较露点温度高3℃以上，最高不得超过50℃。施工前，应对施工机具进行检查、维护、保养，施工机具应满足大面积供热管网防腐施工技术要求。防腐涂料涂刷前，应对供热钢管表面进行检查，经检查合格后方可进行防腐施工。遇强风、降雨、大雾等恶劣天气或空气相对湿度大于80%时，应避免进行防腐涂料施工。

3.1.2 表面处理

供热管网防腐处理前，应进行表面除锈并经检验验收合格后方可涂刷防腐材料。针对钢结构、碳钢管道，可采用砂轮机进行表面除锈，直至露出金属光泽，且无附着的氧化皮、铁锈或油漆涂层等附着物。经表面处理后的供热钢管，应使用抹布清理干净并涂刷防腐底漆。表面处理至涂刷完成底漆间隔应小于4h，防止金属暴露氧化，影响防腐处理效果。

3.1.3 防腐施工

防腐施工前，钢管金属表面和防腐底漆涂刷应经总承包方和监理单位验收后方可进行防腐施工。涂刷防腐漆前，应对供热管网焊口、螺纹等特殊构造部位落实保护措施，焊缝两侧应预留出100mm，待焊缝质量检验合格后方可涂刷防锈漆。防腐施工时，应按工程设计要求涂刷2遍以上，涂刷防腐漆应采用滚涂、刷漆防腐，每层往复、交叉涂刷，不得漏刷。先涂2道耐高温底漆，干膜厚度不小于50μm，再涂刷1道环氧云铁中间漆，干膜厚度不小于60μm，最后涂刷2道聚氨酯面漆，干膜厚度为60μm。防腐漆涂刷完成后，4h内应避免淋雨，必要时采取必要的防护遮盖措施[3]。

防腐施工过程中，应根据防腐涂料使用说明进行施工，掌握各类型防腐涂料涂刷间隔，待各层防腐涂料干透后方可涂刷下一道防腐涂料。防腐涂料涂刷完成后，应满足颜色一致、无流坠、无针孔、气泡等要求，待每道防腐漆干透，以手指用力按压防腐漆不出现指纹后方可进行下一道油漆涂刷。

3.1.4 防腐检查与验收

供热管网防腐施工结束后，应经检查验收后方可进行保温施工。检查外观项目包括防腐漆无漏涂、针孔、流坠、褶皱、剥落、粉化等问题，经检查验收后方可进行管道施工和保温施工，如表1所示。

表1 供热管网防腐处理检查项目

当管道防腐出现包括漆膜返绣、漏刷、漆膜流坠、漆膜起泡等施工质量问题，应结合具体情况进行处置。当出现漆膜返锈问题时，应彻底清理供热钢管表面水分、锈迹、泥土等杂物，直至露出供热钢管金属光泽后再涂刷底漆和防锈漆，防止钢管再次生锈。防锈漆漏刷问题一般发生在供热钢管架空施工后，因架空钢管高度、角度导致防锈漆涂刷不便导致，可在供热钢管安装前涂刷完成防锈漆，并加强防锈漆检查，防止出现漏刷问题。流坠问题多由于涂刷防腐漆过厚和环境温度过高等原因导致，因此要求施工单位在适宜环境温度下进行涂刷施工（温度15℃～20℃，相对湿度50%～75%），且涂刷防腐漆滚毛不宜过长，单次蘸取防腐漆不宜过多，涂刷防腐漆厚度不宜过大。当出现漆膜起泡问题时，多由于供热钢管表面存在水分导致，应在涂刷前使用干抹布擦干净，且单次涂刷防腐漆厚度不宜过大。

3.2 供热管网保温施工技术要点

供热管网保温施工工艺流程为：第一，施工准备；第二，保温厚度确定；第三，保温层施工；第四，工程检查验收。

3.2.1 施工准备

供热管网保温施工前，应确保管道系统压力试运行合格且经检查验收合格。防腐施工完成且验收合格，管道支架安装到位，相关仪表附件、阀门等均已安装完毕且经工程监理验收合格。

3.2.2 保温厚度确定

由于不同保温层厚度其保温性能存在较大的差异，如采用相同的保温厚度要求，必然导致供热管网成本上升，进而增加供热管网施工成本。因此，有必要结合不同位置、温度、管径要求确定保温层厚度，确定经济性保温层厚度技术方案。根据该思路，结合集中供热管线、温度和保温层材料成本，结合聚氨酯保温材料性能，确定不同管径下保温层厚度，如表2所示。

表2 保温层厚度确定

根据上表可知，DN80和DN100供热钢管可采用50mm厚保温材料，当管径大于DN150时保温层厚度应确定为60mm或70mm，DN150钢管保温层厚度应为50mm或60mm，结合介质温度确定保温层厚度。

3.2.3 保温层施工

保温层施工时，由于聚氨酯发泡保温材料属于硬质保温材料，可直接对接卡在供热管网上，有效改善了保温岩棉需裁剪后保温施工的不利局面。因此，施工人员可根据管径合理选择保温材料，并使用16#～18#镀锌铁丝将保温材料捆扎，捆扎铁丝间距应控制在400mm以内。保温层材料捆扎完成后，经检查无遗漏、松散等问题后，裁剪供热管线保护层，保护层宽度与保温层周长一致。水平向供热管网保温层环向接缝设置坡向搭接位置，垂直向保护层敷设应自下而上逐段施工，下段保温层搭接缝应插入上段保温层内，避免雨水渗入保温层内。保温层外壳接缝采用自攻螺丝固定或抽芯铆固定方式，固定间距控制在200mm以内，每道接缝固定螺丝或抽芯铆不得少于4个。

3.2.4 保温层验收

保温层施工完成后，应结合供热管网试运行供热数据和保温层施工数据进行对比分析，如保温层施工后热损失较大，则应结合供热数据进行逐段分析，排除管网回流、换热问题后，综合确定保温层质量问题，以此满足冬季用户集中供热要求。

4 结语

如今，人民群众对生活质量要求不断提高，集中供热温度直接影响用户冬季生活取暖使用体验。管道锈蚀、管道裸露，必然影响冬季供暖温度，并对供暖企业造成不利影响。在供热管道防腐和保温施工中，施工单位应深入研究防腐保温施工技术要点，加强施工过程管理与质量控制，降低供热管道热损失，提高供暖企业社会效益和经济效益。