供水管線的腐蝕問題及其控制要點初探

梁敏

（遼寧省盤錦市遼河油田生產運行處 水電信管理中心，遼寧 盤錦 124010）

1 管線腐蝕的原理

1.1 雙金屬電池腐蝕

當金屬管和外界侵蝕性水體相接觸時，由于金屬本身的組成以及與金屬接觸的水的成份不可能是完全均勻的，因而在金屬的某些部位形成不同的電極電位，組成了許多肉眼看不見的原電池，其結果是電流從陽極向陰極流動，使陽極腐蝕，即金屬管道受到腐蝕。

1.2 化學腐蝕

影響化學腐蝕的原因很多

（1）鋼管和鐵管氧化時，管壁生成氧化膜，腐蝕速度因膜的作用而越來越慢，有時甚至可以保護金屬不再進一步腐蝕，但是氧化膜必須完全蓋沒管壁沒有透水微孔，而且附著牢固的條件下，才能起保護作用。

（2）水中溶解氧化的含量也會對金屬管材有一定的影響，一般情況下，水中含氧越多，腐蝕越嚴重。

（3）水的PH值的高低對管材有一定的腐蝕作用，PH值越低受腐蝕的速度越快，中等PH時不影響腐蝕速度，PH值過高時，金屬管材表面形成保護膜，腐蝕速度減慢；再一方面水中的含鹽量對金屬也有一定腐蝕影響，含鹽量越高則腐蝕越快。水中的Fe離子、氧化物和硫酸鹽的含量越高則腐蝕越快；水中的鐵細菌藻類等微生物的滋長繁殖也會對管道的管徑的通徑產生影響；管內流速與腐蝕的關系是：流速越快，腐蝕越快。

2 土壤的腐蝕性及影響因素

土壤是一個由氣、液、固三相物質構成的復雜系統，其中還生存著土壤微生物，其代謝產物也會對材料產生腐蝕。有時還存在雜散電流的腐蝕問題。土壤的腐蝕性既與土壤的物理化學性能有關，還與被測材料及兩者互相作用的性質密切相關。

2.1 土壤腐蝕性的影響因素主要有以下幾個方面：

2.1.1 被測材料(碳鋼)

碳鋼的成分對土壤腐蝕性的影響不大，影響較大的是金屬材料本身的金相組織等，如碳鋼的焊縫及其熱影響區的土壤腐蝕較重，此外，材料中的夾雜物周圍和晶界常常產生優先腐蝕。

2.1.2 土壤鹽分

土壤中的鹽分對材料腐蝕的影響，除了對土壤腐蝕介質的導電過程起作用外，還參與電化學反應。土壤中可溶鹽是電解液的主要成分，所以土壤介質中的含鹽量與土壤電阻率有明顯的反相關系。含鹽量還能影響到土壤溶液中氧的溶解度，含鹽量高，氧氣溶解度就會下降，于是削弱了土壤腐蝕的電化學陰極過程，同時還會影響土壤中金屬的電極電位。

土壤中的陰離子對金屬的腐蝕影響較大，因為陰離子對土壤腐蝕電化學過程有直接的影響。Cl-對金屬材料的鈍性破壞很大，促進土壤腐蝕的陽極過程，并能滲透過金屬腐蝕層，與鋼鐵反應生成可溶性腐蝕產物，所以土壤中Cl-含量愈高，土壤腐蝕性愈強，Cl-是土壤中腐蝕性最強的一種陰離子。對鋼鐵腐蝕有促進作用，及對碳鋼的腐蝕有較重要的作用，但兩者的作用稍有不同。與Ca2+形成CaCO3，它與土壤中的砂粒結合成堅固的“混凝土”層，使腐蝕產物不易剝離，抑制了電化學反應的陽極過程，對腐蝕起阻礙作用。而由HCO-形成的NaHCO3沒有這種阻礙作用。土壤中陽性離子有 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，這些離子除了起導電的作用外，并不直接影響土壤腐蝕的電極過程，因而對土壤腐蝕性的影響不大。其中Ca2+的影響比較特殊，它在中、堿性土壤中，尤其是在含有豐富碳酸鹽的土壤中，能形成不溶性碳酸鈣，從而阻止電化學陽極過程，降低土壤腐蝕性。

2.1.3 土壤含水量

水分是使土壤成為電解質，造成電化學腐蝕的先決條件。研究表明，土壤中的含水量對鋼的腐蝕速率的影響存在一個最大值。當含水量低時腐蝕速率隨著含水量的增加而增加，達到某一含水量時材料的腐蝕速率最大，再增加含水量，其腐蝕速率反而下降。另外，含水量交替變化也會使土壤的腐蝕性增強。

2.1.4 土壤含氣量

氧是金屬腐蝕不可缺少的一個主要因素，它直接關系到土壤腐蝕的陰極過程的順利與否，也關系到金屬成膜的難易程度，從而間接地影響到陽極過程。氧的去極化作用是隨著氧含量的增加而加快的，即:

氧的來源主要是空氣的滲透，在緊密的土壤中氧的傳遞比較困難，土壤腐蝕的陰極過程減慢;在疏松的土壤中，氧的傳遞較快，氧的去極化作用增強。

2.1.5 土壤溫度

金屬材料在土壤中的腐蝕主要是電化學過程，土壤溫度的升高會加速陰極的擴散過程和電化學反應的離子化過程。土壤溫度對土壤腐蝕性的影響，是通過對其他一些影響因素的作用而間接起作用的。溫度的變化還會影響微生物的生機活動。一般說來，不同的微生物都有一個最適宜的溫度，當土壤溫度低于0℃時，微生物的活動將趨于停滯，隨著溫度的升高，微生物的活動增強，微生物對材料的腐蝕作用增大。

除上述因素外，土壤電阻率、土壤氧化還原電位、土壤酸度、土壤微生物、土壤有機質、雜散電流、氣候條件都會對金屬在土壤中的腐蝕產生不同程度的影響。

3 控制管道腐蝕的方法

3.1 對管材的處理

3.1.1 用非金屬材料如油漆、瀝青等涂在金屬表面上，以防止金屬和水相結觸。

3.1.2 在施工中，我們可以根據可能采用非常管材。

3.1.3 陰極保護法。根據腐蝕電池的原理，兩個電極中只有陽極金屬發生腐蝕，所以陰極保護的原理就是使金屬管成為陰極，以防止腐蝕。

3.1.4 水泥砂漿襯里將管線（金屬管線）內壁與水或空氣隔離，在鋼管內壁形成一層致密的保護層，從而抑制了鋼管內壁被氧化和腐蝕結垢。

3.2 對水質的處理

管道受腐蝕及結垢的原因有很大一方面在于它所輸送的水的水質不好，因此，要想改變這一情況，解決水質問題很關鍵。

3.2.1 投加緩蝕劑

由于這種方法成本高，對水質有一定的影響，所以在實際應用中受到限制，一般限于循環水系統中應用。

3.2.2 氧化法

因其效果大，操作簡便，價格低廉，是用于消滅或抑制鐵、硫細菌的普遍方法。

（1）深井滅菌。工程實踐中普遍采用的是井中投入強濃度漂向粉溶液滅菌，建議投加量10-100mg/L，一般投加50mg/L，接觸2小時后基本起到抑制細菌作用。

（2）管道滅菌。向管道中加氯來抑制鐵、硫細菌的繁殖，能有效地控制金屬管道腐蝕。向水中投加的氯量，可以分為兩部分，即需氯量和余氯。我國生活飲用水標準中規定出廠水自由性余氯為0.5-1.0mg/L，0.05-0.1mg/L。

3.2.3 合理控制管道中水的流速

一般來講，任意管徑的管道都有一定的經濟流速范圍，所謂經濟流速即一定年限內，管網造價和管理費用的最經濟的流速，為了防止管網因水錘現象出現事故，在技術上最高流速限制在2.5-3米/秒的范圍內，為避免水中雜質在管內沉積，最低流速應大于0.6米/秒。

4 結束語

給水管材是埋地敷設時受外界影響很大，因此在選擇輸水管線時應選擇理想的供水管材如：球鐵管、聚氯乙烯塑料管，否則必須根據實際情況合理地對金屬管材進行防腐處理，保證供水事業發展，減少管線維修費用，降低了事故率。

[1]熊淑英.UPVC管在給水工程中之應用[J].城鎮供水.

[2]付麗英.給水鋼管水泥砂漿襯里技術的應用[J].給水排水.