供熱管道腐蝕的影響因素與評估方法

賀廣武

摘要：文章分析了供熱管道腐蝕的機理和形態(tài)及供熱管道腐蝕的因素，依據(jù)供熱管道的特點以及管道腐蝕因素和機理，利用分級評價的方法對均勻腐蝕、局部腐蝕、點蝕管道進行分級評價，分析了供熱管道自身材料流體情況管道外部環(huán)境對管道腐蝕的影響并介紹了常用的腐蝕研究方法。

關(guān)鍵詞：管道檢測；供熱管道；腐蝕；溫度；供熱管道；影響因素；研究方法

一、前言

隨著我國供熱需求的不斷增長以及供熱管道迅速發(fā)展其安全性與完整性的問題也就日益受到人們的關(guān)注。供熱管道的腐蝕問題近些年來屢見不鮮，由腐蝕而引起的管道泄漏甚至爆裂的事情也時有發(fā)生。然而供熱管道的腐蝕防護仍然沒有得到足夠的重視，腐蝕雖然可以控制但需要投入，而其效益是滯后和間接的。

二、研究的目的和意義

管道運輸是與鐵路、公路、航空、水運并駕齊驅(qū)的五大運輸方式之一，作為一種特殊的運輸方式，管道運輸越來越廣泛地用于各行業(yè)及城鎮(zhèn)燃氣、供水、供熱系統(tǒng)中，已成為現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟的命脈。管道腐蝕的發(fā)生嚴重制約了輸送能力，增大投資費用，威脅人身安全。采用有效的防腐蝕措施，可以使管道使用壽命大大提高。隨著人們對城市建設(shè)、環(huán)境保護、節(jié)約能源要求的不斷提高，在城市熱網(wǎng)建設(shè)中熱力管道直埋技術(shù)的應(yīng)用越來越普及。為此有必要對管道實施定期檢測及完整性評價。

三、腐蝕機理

所謂腐蝕是指金屬表面在周圍介質(zhì)的作用下，由于化學或電化學作用的結(jié)果而產(chǎn)生的破壞。微電池腐蝕、宏電池腐蝕、雜散電流腐蝕和微生物腐蝕是腐蝕的主要形態(tài)。供熱管道的材質(zhì)一般是碳素鋼，金屬管道的腐蝕是管道在周圍介質(zhì)的作用下發(fā)生的化學變化破壞：電化學變化破壞或物理溶解破壞現(xiàn)象?？梢?，金屬管道的腐蝕是包括管道本身和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個綜合反應(yīng)作用過程。供熱管道的腐蝕一般都屬于電化學腐蝕。金屬腐蝕是包括材料和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個具有反應(yīng)作用的體系。隨著非金屬材料特別是合成材料的迅速發(fā)展，它的破壞同樣引起了人們的注意，腐蝕科學的現(xiàn)代含義已經(jīng)擴展到非金屬材料和金屬材料的變質(zhì)方面，金屬材料在土壤中的腐蝕與其他環(huán)境中的腐蝕一樣，是一個多影響因素的復(fù)雜過程。

四、腐蝕影響因素

1、水質(zhì)因素

水質(zhì)對內(nèi)腐蝕影響很大，純水對金屬沒有腐蝕性，但由于系統(tǒng)補水帶入溶解物質(zhì)，其中部分物質(zhì)受熱產(chǎn)生二氧化碳氣體，使金屬遭到溶解氧的腐蝕。

2、管道因素

鋼管內(nèi)壁質(zhì)量的好壞對鋼管內(nèi)腐蝕起著相當重要的作用，為減少管道內(nèi)腐蝕，要對鋼管進行必要的處理。

3、水溫因素

水溫是熱力管網(wǎng)區(qū)別于其他管網(wǎng)的重要因素。由于熱水管網(wǎng)溫度高，管道受熱膨脹產(chǎn)生巨大熱應(yīng)力，在直埋管道上體現(xiàn)的尤為明顯。

4、腐蝕環(huán)境

埋地管道所處的環(huán)境是土壤腐蝕環(huán)境，不同的土壤其腐蝕的程度差異很大。管溝內(nèi)的腐蝕因素主要是管溝內(nèi)溫度、濕度、地下水位高低以及管溝內(nèi)的通風狀況，造成這類腐蝕的因素比較多。

5、土壤的含鹽量

土壤的含鹽量與土壤腐蝕性強弱有一定的對應(yīng)關(guān)系。土壤中含鹽量大，則電導(dǎo)率也增加，因而增加了土壤腐蝕性。

6、水與氣的含量

土壤中水和氣的含量相互制約，含水量多時，含氣量較少；而含水量較少時，含氣量增多。當水和氣的含量達到某一特定比例時，土壤腐蝕性將會達到最大。在干濕不定的土壤中，水和氣的含量交替變化，這樣的土壤腐蝕性較強。

7、土壤溫度

土壤溫度越高，管道的外腐蝕越嚴重，因為溫度較高的土壤會使土壤腐蝕電化學過程中的陰極擴散和離子化加劇，從而直接導(dǎo)致外腐蝕加速。

8、材料的耐蝕性

一般來說，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相結(jié)構(gòu)和組織等。

9、土壤的電阻率

土壤電阻率是土壤導(dǎo)電能力的綜合反應(yīng)，電阻率越小，土壤的腐蝕性就越強烈。因此，土壤電阻率是對土壤腐蝕性評價的重要參數(shù)之一。

10、溶解氧濃度的影響

在氧腐蝕情況下，溶解氧參與到陰極反應(yīng)中，溶解氧濃度的變化將直接影響腐蝕的程度，其濃度越大腐蝕越劇烈。

11、其它溶解氣體的影響

在供熱系統(tǒng)中，如果熱水中同時含有二氧化碳和溶解氧，其中二氧化碳會加速氧腐蝕，從而加劇管道腐蝕，如果熱水中僅含有二氧化碳，管道內(nèi)也

會產(chǎn)生相應(yīng)的二氧化碳腐蝕。此外，硫化氫也會導(dǎo)致管道腐蝕程度加深。

五、供熱管道腐蝕防護的措施

對金屬施加有效的防護方法可以降低金屬的腐蝕速率，使其壽命得到延長，故我們采用管道的防腐保護來延長其使用年限。

1、陰極保護

陰極保護電流屏蔽指的是在某種情況下到達保護管線的陰極保護電流減小，當陰極保護電流小于管道所需的最小保護電流后，管道由于得不到有效的保護而發(fā)生腐蝕，大致分為涂層剝離、陰極剝離、環(huán)境屏蔽、涂層局部失效。

2、防腐層保護

防腐層的破壞主要可以分三個方面：第一是外力損壞，第二是施工的質(zhì)量引起的破壞，第三是防腐層質(zhì)量引起的破壞。通過這三個方面的分析，可以采取不同的措施。

1、聯(lián)合保護

防腐層和電化學保護的同時使用被稱為聯(lián)合保護，是目前最經(jīng)濟合理的防腐蝕措施。完整的防腐層可以提高陰極保護的效率，有效的陰極保護可以為防腐層的破損點提供陰極保護電流，使破損點的管道陰極極化而得到保護，兩者之中任意一方出現(xiàn)問題，都會造成防腐系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2、改善供熱管道內(nèi)環(huán)境

改善供熱管道內(nèi)環(huán)境，使熱水水質(zhì)達標，是管道內(nèi)腐蝕防腐的主要目標。它主要包括降低熱水中溶解氧的濃度；控制熱水的酸堿值在規(guī)定范圍內(nèi)；控制熱水溫度，盡量避開腐蝕最強的溫度區(qū)域；供熱系統(tǒng)停止運行時，應(yīng)及時清理系統(tǒng)中充滿雜質(zhì)的熱水，重新充入軟化水進行保養(yǎng)等幾個方面。