供熱管網(wǎng)防腐保溫技術(shù)探討

□ 趙成軍

我國北方地區(qū)冬季取暖主要依賴于集中供暖方式。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2017年，我國北方地區(qū)供熱總面積達(dá)232億cm2，城鎮(zhèn)供熱總面積為159億cm2，占比80%，農(nóng)村供熱總面積為73億cm2，占比20%。集中供暖率達(dá)到84.5%，較2013年集中供暖率76%有較大幅度提升。在集中供暖總量中，蒸汽供暖占比15.74%，熱水供暖占比84.26%，均采用供熱管網(wǎng)輸送方式供暖[1]。在我國集中供暖率不斷上升的背景下，供暖能效成為集中供暖的難點(diǎn)問題。據(jù)相關(guān)研究，歐美國家供熱管網(wǎng)效率要求達(dá)到96%以上，日本供熱管網(wǎng)效率要求達(dá)到97%以上，而我國供熱管網(wǎng)能效僅為90%左右，說明我國集中供暖管網(wǎng)熱損失較多，集中供暖防腐保溫面臨較多的問題，導(dǎo)致供熱管網(wǎng)能效下降，因此，供熱管網(wǎng)的防腐保溫方面的技術(shù)有較大的發(fā)展空間。基于此，深入分析了供熱管網(wǎng)防腐問題和保溫問題，研究了供熱管網(wǎng)防腐、保溫施工技術(shù)要點(diǎn)，以期提高供熱管網(wǎng)防腐保溫性能，降低集中供暖能耗。

1 供熱管網(wǎng)防腐原因分析

1.1 一般腐蝕

一般腐蝕是指由于管網(wǎng)介質(zhì)造成的腐蝕，包括水腐蝕、氧氣腐蝕、碳酸腐蝕、氯離子腐蝕、堿腐蝕等。

（1）水腐蝕是指由于管網(wǎng)排水后殘留水含有的氧氣、二氧化碳、氯化鎂、氫氧化鈉等物質(zhì)對(duì)供熱管網(wǎng)造成的電化學(xué)腐蝕。

（2）氧氣腐蝕是指管網(wǎng)中溶解氧對(duì)將水中的Fe（OH）2氧化為Fe（OH）3沉淀而造成的管網(wǎng)腐蝕，從而在管網(wǎng)內(nèi)形成黑色水膜，并將管道腐蝕出點(diǎn)狀或潰瘍狀凹痕。由于供暖鋼管表面與水、空氣氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)鋼管造成氧化堿蝕作用，是導(dǎo)致供暖管道腐蝕的重要原因。

（3）碳酸腐蝕是當(dāng)供暖水中存在大量二氧化碳時(shí)，與水結(jié)合形成弱酸性水，PH值降低，進(jìn)而與鋼管發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕現(xiàn)象。碳酸腐蝕屬于麻點(diǎn)腐蝕。

（4）氯離子腐蝕是氯化鎂引起的電化學(xué)腐蝕。由于氯化鎂易溶于水，當(dāng)供暖水中含有部分氯化鎂時(shí)，易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

（5）堿腐蝕是指因供暖水中殘留一定濃度的氫氧化鈉而造成的鋼管電化學(xué)腐蝕。

1.2 鋼材材質(zhì)腐蝕

鋼材質(zhì)腐蝕主要包括孔洞狀腐蝕和面下腐蝕兩種?？锥囱b腐蝕是由于鋼管受機(jī)械應(yīng)力作用而產(chǎn)生的腐蝕，如錘擊作用等，導(dǎo)致鋼管表面防護(hù)膜破壞形成表面損傷。面下腐蝕是指鋼管因質(zhì)量問題，如重皮、夾層等，在侵蝕性介質(zhì)的作用下產(chǎn)生的面下腐蝕。

1.3 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指鋼管受溫度應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的雙重作用下產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象，造成鋼管保護(hù)膜破壞的腐蝕現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕主要通過介質(zhì)加熱、溶解氧溢出并轉(zhuǎn)換為其他氣體，如二氧化碳等，溶解于水形成酸性介質(zhì)，造成鋼管保護(hù)層侵蝕。

2 供熱管網(wǎng)保溫問題研究

供熱管網(wǎng)保溫是在供熱管網(wǎng)外部加設(shè)一層保溫層，起到保溫隔熱的作用。保溫層施工質(zhì)量直接影響集中供熱能效，主要包括保溫層施工質(zhì)量和保溫厚度兩個(gè)方面。

2.1 保溫層材質(zhì)

長期以來，在集中供熱管網(wǎng)和工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)中，普遍采用保溫巖棉作為管網(wǎng)保溫材料，但由于保溫巖棉屬于軟質(zhì)材料，易發(fā)生沉降，進(jìn)而引發(fā)上薄下厚問題，即供熱管道上部保溫層厚度變小，而下部保溫層與管道之間形成較大的空隙，空隙中空氣與管壁發(fā)生熱量交換，引發(fā)供熱管網(wǎng)熱損失增加[2]。同時(shí)，保溫巖棉易破損，其材質(zhì)為天然巖石、礦物原料制成的蓬松狀短纖維，結(jié)構(gòu)疏松，在供熱管網(wǎng)敷設(shè)完成后，受風(fēng)雨侵蝕作用，保溫巖棉保溫層受到破壞，造成部分供熱管網(wǎng)管線裸露、保溫層脫落、散熱損失加大等問題。保溫巖棉本身結(jié)構(gòu)疏松，空隙較多，雨水易滲入保溫層，與管壁發(fā)生氧化作用，導(dǎo)致管壁腐蝕，從而造成供熱管網(wǎng)減薄，縮短使用壽命。近年來，隨著保溫技術(shù)的發(fā)展，聚氨酯發(fā)泡保溫材料在保溫管網(wǎng)中應(yīng)用日益廣泛，屬于有機(jī)保溫材料，其保溫性能更優(yōu)異，可有效延長供熱管網(wǎng)使用年限和提高保溫性能。室外架空供暖管道可在保溫管加設(shè)珍珠巖瓦塊并在保溫層外部涂刷玻璃鋼進(jìn)行保溫防護(hù)，從而滿足室外架空供熱管網(wǎng)保溫要求。

2.2 保溫層厚度

在供熱管網(wǎng)保溫施工實(shí)踐中，經(jīng)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，不同厚度保溫層熱損失存在較大的差異，其保溫層厚度越大，保溫隔熱效果越明顯，供熱損耗越低，反之則供熱管網(wǎng)熱損失較大，導(dǎo)致集中供暖終端難以達(dá)到供熱要求。但同時(shí)，由于保溫層施工一次性投資較大，如不計(jì)成本盲目增加保溫層厚度，必然導(dǎo)致供熱管網(wǎng)建設(shè)成本增加。因此，在供熱管網(wǎng)保溫施工中，應(yīng)基于經(jīng)濟(jì)性考慮合理確定保溫層厚度。

3 供熱管網(wǎng)防腐保溫施工技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合供熱管網(wǎng)施工實(shí)踐，分別從供熱管網(wǎng)防腐、保溫兩個(gè)方面闡述施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

3.1 供熱管網(wǎng)防腐施工技術(shù)要點(diǎn)

防腐施工工藝流程為：第一，施工準(zhǔn)備；第二，表面處理；第三，防腐層施工；第四，防腐檢查與驗(yàn)收。

3.1.1 施工準(zhǔn)備

在供熱管網(wǎng)施工前，應(yīng)對(duì)用于工程防腐施工的防腐涂料進(jìn)行進(jìn)場驗(yàn)收，要求防腐涂料必須附帶質(zhì)量證明書，包括防腐涂料名稱、主要成分、理化特性、生產(chǎn)廠家、油漆材料數(shù)據(jù)表和合格證等，防腐涂料應(yīng)在使用期限內(nèi)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。防腐施工應(yīng)滿足環(huán)境溫度要求，環(huán)境溫度應(yīng)控制在13℃～30℃范圍內(nèi)，最低溫度不得低于5℃，以免影響防腐材料凝結(jié)。涂裝表面溫度較露點(diǎn)溫度高3℃以上，最高不得超過50℃。施工前，應(yīng)對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行檢查、維護(hù)、保養(yǎng)，施工機(jī)具應(yīng)滿足大面積供熱管網(wǎng)防腐施工技術(shù)要求。防腐涂料涂刷前，應(yīng)對(duì)供熱鋼管表面進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行防腐施工。遇強(qiáng)風(fēng)、降雨、大霧等惡劣天氣或空氣相對(duì)濕度大于80%時(shí)，應(yīng)避免進(jìn)行防腐涂料施工。

3.1.2 表面處理

供熱管網(wǎng)防腐處理前，應(yīng)進(jìn)行表面除銹并經(jīng)檢驗(yàn)驗(yàn)收合格后方可涂刷防腐材料。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、碳鋼管道，可采用砂輪機(jī)進(jìn)行表面除銹，直至露出金屬光澤，且無附著的氧化皮、鐵銹或油漆涂層等附著物。經(jīng)表面處理后的供熱鋼管，應(yīng)使用抹布清理干凈并涂刷防腐底漆。表面處理至涂刷完成底漆間隔應(yīng)小于4h，防止金屬暴露氧化，影響防腐處理效果。

3.1.3 防腐施工

防腐施工前，鋼管金屬表面和防腐底漆涂刷應(yīng)經(jīng)總承包方和監(jiān)理單位驗(yàn)收后方可進(jìn)行防腐施工。涂刷防腐漆前，應(yīng)對(duì)供熱管網(wǎng)焊口、螺紋等特殊構(gòu)造部位落實(shí)保護(hù)措施，焊縫兩側(cè)應(yīng)預(yù)留出100mm，待焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方可涂刷防銹漆。防腐施工時(shí)，應(yīng)按工程設(shè)計(jì)要求涂刷2遍以上，涂刷防腐漆應(yīng)采用滾涂、刷漆防腐，每層往復(fù)、交叉涂刷，不得漏刷。先涂2道耐高溫底漆，干膜厚度不小于50μm，再涂刷1道環(huán)氧云鐵中間漆，干膜厚度不小于60μm，最后涂刷2道聚氨酯面漆，干膜厚度為60μm。防腐漆涂刷完成后，4h內(nèi)應(yīng)避免淋雨，必要時(shí)采取必要的防護(hù)遮蓋措施[3]。

防腐施工過程中，應(yīng)根據(jù)防腐涂料使用說明進(jìn)行施工，掌握各類型防腐涂料涂刷間隔，待各層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，應(yīng)滿足顏色一致、無流墜、無針孔、氣泡等要求，待每道防腐漆干透，以手指用力按壓防腐漆不出現(xiàn)指紋后方可進(jìn)行下一道油漆涂刷。

3.1.4 防腐檢查與驗(yàn)收

供熱管網(wǎng)防腐施工結(jié)束后，應(yīng)經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行保溫施工。檢查外觀項(xiàng)目包括防腐漆無漏涂、針孔、流墜、褶皺、剝落、粉化等問題，經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行管道施工和保溫施工，如表1所示。

表1 供熱管網(wǎng)防腐處理檢查項(xiàng)目

當(dāng)管道防腐出現(xiàn)包括漆膜返繡、漏刷、漆膜流墜、漆膜起泡等施工質(zhì)量問題，應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行處置。當(dāng)出現(xiàn)漆膜返銹問題時(shí)，應(yīng)徹底清理供熱鋼管表面水分、銹跡、泥土等雜物，直至露出供熱鋼管金屬光澤后再涂刷底漆和防銹漆，防止鋼管再次生銹。防銹漆漏刷問題一般發(fā)生在供熱鋼管架空施工后，因架空鋼管高度、角度導(dǎo)致防銹漆涂刷不便導(dǎo)致，可在供熱鋼管安裝前涂刷完成防銹漆，并加強(qiáng)防銹漆檢查，防止出現(xiàn)漏刷問題。流墜問題多由于涂刷防腐漆過厚和環(huán)境溫度過高等原因?qū)е?，因此要求施工單位在適宜環(huán)境溫度下進(jìn)行涂刷施工（溫度15℃～20℃，相對(duì)濕度50%～75%），且涂刷防腐漆滾毛不宜過長，單次蘸取防腐漆不宜過多，涂刷防腐漆厚度不宜過大。當(dāng)出現(xiàn)漆膜起泡問題時(shí)，多由于供熱鋼管表面存在水分導(dǎo)致，應(yīng)在涂刷前使用干抹布擦干凈，且單次涂刷防腐漆厚度不宜過大。

3.2 供熱管網(wǎng)保溫施工技術(shù)要點(diǎn)

供熱管網(wǎng)保溫施工工藝流程為：第一，施工準(zhǔn)備；第二，保溫厚度確定；第三，保溫層施工；第四，工程檢查驗(yàn)收。

3.2.1 施工準(zhǔn)備

供熱管網(wǎng)保溫施工前，應(yīng)確保管道系統(tǒng)壓力試運(yùn)行合格且經(jīng)檢查驗(yàn)收合格。防腐施工完成且驗(yàn)收合格，管道支架安裝到位，相關(guān)儀表附件、閥門等均已安裝完畢且經(jīng)工程監(jiān)理驗(yàn)收合格。

3.2.2 保溫厚度確定

由于不同保溫層厚度其保溫性能存在較大的差異，如采用相同的保溫厚度要求，必然導(dǎo)致供熱管網(wǎng)成本上升，進(jìn)而增加供熱管網(wǎng)施工成本。因此，有必要結(jié)合不同位置、溫度、管徑要求確定保溫層厚度，確定經(jīng)濟(jì)性保溫層厚度技術(shù)方案。根據(jù)該思路，結(jié)合集中供熱管線、溫度和保溫層材料成本，結(jié)合聚氨酯保溫材料性能，確定不同管徑下保溫層厚度，如表2所示。

表2 保溫層厚度確定

根據(jù)上表可知，DN80和DN100供熱鋼管可采用50mm厚保溫材料，當(dāng)管徑大于DN150時(shí)保溫層厚度應(yīng)確定為60mm或70mm，DN150鋼管保溫層厚度應(yīng)為50mm或60mm，結(jié)合介質(zhì)溫度確定保溫層厚度。

3.2.3 保溫層施工

保溫層施工時(shí)，由于聚氨酯發(fā)泡保溫材料屬于硬質(zhì)保溫材料，可直接對(duì)接卡在供熱管網(wǎng)上，有效改善了保溫巖棉需裁剪后保溫施工的不利局面。因此，施工人員可根據(jù)管徑合理選擇保溫材料，并使用16#～18#鍍鋅鐵絲將保溫材料捆扎，捆扎鐵絲間距應(yīng)控制在400mm以內(nèi)。保溫層材料捆扎完成后，經(jīng)檢查無遺漏、松散等問題后，裁剪供熱管線保護(hù)層，保護(hù)層寬度與保溫層周長一致。水平向供熱管網(wǎng)保溫層環(huán)向接縫設(shè)置坡向搭接位置，垂直向保護(hù)層敷設(shè)應(yīng)自下而上逐段施工，下段保溫層搭接縫應(yīng)插入上段保溫層內(nèi)，避免雨水滲入保溫層內(nèi)。保溫層外殼接縫采用自攻螺絲固定或抽芯鉚固定方式，固定間距控制在200mm以內(nèi)，每道接縫固定螺絲或抽芯鉚不得少于4個(gè)。

3.2.4 保溫層驗(yàn)收

保溫層施工完成后，應(yīng)結(jié)合供熱管網(wǎng)試運(yùn)行供熱數(shù)據(jù)和保溫層施工數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如保溫層施工后熱損失較大，則應(yīng)結(jié)合供熱數(shù)據(jù)進(jìn)行逐段分析，排除管網(wǎng)回流、換熱問題后，綜合確定保溫層質(zhì)量問題，以此滿足冬季用戶集中供熱要求。

4 結(jié)語

如今，人民群眾對(duì)生活質(zhì)量要求不斷提高，集中供熱溫度直接影響用戶冬季生活取暖使用體驗(yàn)。管道銹蝕、管道裸露，必然影響冬季供暖溫度，并對(duì)供暖企業(yè)造成不利影響。在供熱管道防腐和保溫施工中，施工單位應(yīng)深入研究防腐保溫施工技術(shù)要點(diǎn)，加強(qiáng)施工過程管理與質(zhì)量控制，降低供熱管道熱損失，提高供暖企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。