埋地供水管道的腐蝕及內(nèi)外防腐措施探討

黃 賀

（大慶油田水務(wù)公司技術(shù)開發(fā)公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

當(dāng)前，城市多采用鋼管或球墨鑄鐵管建立起地下供水管網(wǎng)，會受到土壤中酸性物質(zhì)、水和氧化的等因素的影響出現(xiàn)外腐蝕現(xiàn)象，管線內(nèi)輸送的水分呈現(xiàn)酸性，二氧化碳含量高，則會對城市供水管道安全運行造成影響，需要對供水管做好內(nèi)外防腐保護工作，保證城鎮(zhèn)居民的正常用水。

1 埋地給水管線水質(zhì)侵蝕特點

城市給水管網(wǎng)主要輸送地表水、地下水等，地表水中的pH值多呈現(xiàn)出酸性，二氧化碳氣體含量較高，會使供水管道內(nèi)壁產(chǎn)生銹蝕。地下水多呈現(xiàn)出堿性特點，鈣、鎂離子含量較高，會以絨體方式附著在供水管道內(nèi)壁。供水管道內(nèi)壁銹垢在形態(tài)上有著較大的差異，相同的供水管道的不同部分也有著不同的特征。銹垢外層以黃色的Fe2O2為主要物質(zhì)，內(nèi)部存在著黑色的氧化亞鐵、硫化亞鐵等，粘糊狀物質(zhì)內(nèi)部為鑄鐵受到侵蝕后附著在表面的石墨。供水管道內(nèi)壁的銹垢使得供水管線產(chǎn)生較大的水力損失，使用壽命無法達到設(shè)計年限。

2 埋地金屬供水管道腐蝕機理

在金屬表面產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，會使金屬進入到氧化狀態(tài)。按照金屬腐蝕的機理可以劃分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕，金屬在水中受到腐蝕是侵蝕性化學(xué)性腐蝕。

2.1 埋地供水管道土壤特點和腐蝕機理

土壤是由土壤顆粒、水分和空氣形成的復(fù)雜多相物質(zhì)，土壤顆粒中有著較多的礦物質(zhì)和有機物。土壤有著較為明顯的毛細管多孔特點，水以自由水和吸附水方式存在于土壤中，形成了離子導(dǎo)體使得土壤轉(zhuǎn)變?yōu)楦g性電解質(zhì)。在水分的影響下，土壤中膠凝物質(zhì)、有機質(zhì)等會形成聚體，含水率決定著土壤的透氣性和導(dǎo)電性。土壤結(jié)構(gòu)有著較強的不均勻性，土壤顆粒成分、孔隙和水分等有著很大的不同，供水管道外部的電化學(xué)性質(zhì)也會有著很大的差別。

2.2 供水管道的內(nèi)部腐蝕

給水管道用于輸送地表水時，水體溫度會隨著季節(jié)呈現(xiàn)出變化。水溫提高會使溶液粘度減小，溶解氧擴散能力變大，這就會加速金屬供水管線腐蝕。腐蝕速度會受到氧擴散情況的影響，如果水體溫度上升10度，鋼質(zhì)管道的腐蝕速度可以提升20～30%。PH值在4～10區(qū)間時，金屬的化學(xué)反應(yīng)速度會變快。水體中還含有氯離子等物質(zhì)，當(dāng)PH=8會使得金屬管道腐蝕變快。吸氧腐蝕現(xiàn)象和濃差極化、氧擴散有著直接的關(guān)系，液體的流動性會對濃差極化、擴散產(chǎn)生較大的影響。流體速度變快說明金屬擴散層厚度在不斷變小，氧氣物質(zhì)的傳輸則更為便利，這就使得極限電流密度變大。如果多層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r，金屬的腐蝕速度會顯著提升。層流內(nèi)腐蝕速率會隨著流體速度提升而出現(xiàn)緩慢增長趨勢，到達湍流區(qū)域后，腐蝕的速度會不斷變大。當(dāng)腐蝕速度上升到特定值后，會存多種類型的腐蝕，在層流區(qū)域中出現(xiàn)全面腐蝕，湍流區(qū)域表現(xiàn)為湍流腐蝕現(xiàn)象，高流速區(qū)域為空泡腐蝕。

3 防腐材料的選擇

對城市供水管道防腐材料進行選擇時，需要結(jié)合使用條件、環(huán)境影響因素、輸送介質(zhì)等多方面的影響因素進行分析，從防腐蝕材料的技術(shù)經(jīng)濟性等進行分析，從而確定最為科學(xué)合理的防腐材料和施工工藝。氯磺化聚乙稀材料有著較好的抗氧化性能，可以很好地抵抗酸堿性液體和化學(xué)藥品的腐蝕，可以在金屬管道壁中具備較好的附著力。氧煤瀝清是由于環(huán)氧樹脂、煤瀝青等配合而成的防腐蝕材料，透氣率和滲水性都比較低，可以與底漆進行同步收縮和膨脹，不會受到熱應(yīng)力、機械應(yīng)力方面的影響，有著較好的電絕緣特性，可以應(yīng)用到埋地管道外防腐施工。

水泥砂漿可用于供水管道內(nèi)防腐施工，把侵蝕性水質(zhì)與金屬管道進行隔離，水泥砂漿襯里由于長時間的應(yīng)用，會在表面建立起生物膜，可以保證內(nèi)部襯里有著較好的粗糙系數(shù)。水泥砂漿的堿性條件會使鋼金屬管道建立起鈍化膜，不需要對金屬基底進行處理。水泥砂漿凝固過程中出現(xiàn)的干縮會使襯里局部出現(xiàn)裂縫，裂逢寬度值低于1毫米，由于供水管道使用時間的變長而變窄。水泥砂漿襯里也會出現(xiàn)徑向收縮問題，會使襯里出現(xiàn)較大面積的空鼓現(xiàn)象，存在著部分脫落問題。可以采用干縮性小的水泥，適當(dāng)提升硅酸三鈣、鐵鋁酸四鈣使用量，降低鋁酸三鈣物質(zhì)含量，嚴(yán)格控制氧化鈣物質(zhì)使用量，可以避免水泥砂漿襯里內(nèi)應(yīng)力變大，提高了供水管道使用壽命。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著新型防腐蝕材料出現(xiàn)，供水管道原來的防腐技術(shù)性能得到了較大的提升，需要根據(jù)供水管道內(nèi)、外腐蝕的機理，選擇最為合理的防腐施工技術(shù)，從而保證供水管道的正常運行。