輸水管道設計與防腐蝕研究

周德科

摘要：隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國對質(zhì)量優(yōu)良的輸水管道的需求量逐步遞增。國家水利部門規(guī)劃、建設的輸水管道的數(shù)量也隨著社會各行各業(yè)對輸水管道的需求逐步增加，但不可避免地是，由于受技術(shù)水平的影響我國在進行輸水管道規(guī)劃建設過程中會出現(xiàn)不同程度上的輸水管道腐蝕問題，直接影響到國家、社會各個用水部門優(yōu)良水資源的使用。本文主要介紹了輸水管道外腐蝕的腐蝕原理及應對腐蝕的策略以及輸水輸管道內(nèi)腐蝕的腐蝕原理及應對策略，期望對輸水管道的設計與防腐蝕研究有所建樹。

關(guān)鍵詞：輸水管道;防腐蝕;原理

輸水管道外腐蝕環(huán)境是一個比較復雜的外部環(huán)境，輸水管道外接觸土壤空隙里多數(shù)含有大量的空氣和水分子，這些水分子中的含鹽物質(zhì)擁有離子導電的特征，加上輸水管道本身外涂層成分并非均勻分布，這使得外界的腐蝕物質(zhì)能夠較容易地到達輸水管道的金屬基體。在不同的地下環(huán)境下，輸水管道的外腐蝕的原理也不盡相同。我國社會輸水管道規(guī)劃、建設面臨的具體問題主要表現(xiàn)在：輸水管道設備損壞、輸水管道生產(chǎn)停滯、用水水源地環(huán)境污染等。因此，了解輸水管道的腐蝕原理是國家水利部門和相關(guān)輸水管道規(guī)劃設計單位解決上述問題的基礎(chǔ)。我國技術(shù)人員應重視進行技術(shù)的升級與探索，合理規(guī)劃輸水管道。

一、輸水管道外腐蝕原理及其應對策略

1.化學腐蝕對輸水管道的外腐蝕

輸水管道的化學腐蝕一般來講是指非電介質(zhì)對輸水管道的金屬表面產(chǎn)生的具有破壞性質(zhì)的化學作用，這些對輸水管道產(chǎn)生腐蝕的非電介質(zhì)經(jīng)過化學作用之后會產(chǎn)生大量腐蝕輸水管道的腐蝕產(chǎn)物，這是輸水管道的金屬表面與氧化劑經(jīng)過化學反應之后所產(chǎn)生的原子反應。一般情況下，金屬性質(zhì)的物體在恒溫條件下或者是無水無氧的狀態(tài)下是不容易產(chǎn)生腐蝕反應的，可是輸水管道的金屬特性在特定環(huán)境下（水分豐富的環(huán)境下）就會有所不同，金屬物體在高溫的情況下下會很容易被氧化，在金屬物體表面產(chǎn)生一層致密的氧化膜，造成金屬物質(zhì)脫碳的情況。

2.電化學物質(zhì)對輸水管道的外腐蝕

輸水管道的電化學腐蝕一般來講是指離子物質(zhì)導電的介質(zhì)對輸水管道的金屬表面產(chǎn)生的對輸水管道形成破壞效應的電化學作用，這種電化學物質(zhì)腐蝕因素在輸水管道的腐蝕中是比較常見的，電化學腐蝕過程實質(zhì)上是兩個獨立并且一通進行的過程。

3.細菌對輸水管道的外腐蝕

當土壤中的硫酸鹽類物質(zhì)處于缺氧的條件下，硫酸還原菌就會利用輸水管道上附著的有機物質(zhì)和輸水管道附近的細菌生物膜內(nèi)含有的氫元素，從而進一步將輸水管道上附著的有機物質(zhì)和輸水管道附近的細菌生物膜內(nèi)含有的氫元素還原成硫化物，硫酸還原菌在這個反應過程中獲取生存的力量并且它的產(chǎn)物會使得對輸水管道的腐蝕不斷進行。

4.輸水管道的涂層保護

輸水管道的涂層保護是輸水管道規(guī)劃設計部門必須采取也是保護輸水管道最基本的措施，輸水管道規(guī)劃設計部經(jīng)常使用的防腐蝕涂層材料有瀝青、煤焦油瓷漆等其他防腐涂層材料。對于輸水管道的涂層用料來講，輸水管道規(guī)劃設計部門使用頻次最高的還是瀝青加玻璃布的涂層構(gòu)造。瀝青加玻璃布的防腐蝕構(gòu)造在輸水管道防腐蝕方面的一直以來的效果還是較為良好的，但是輸水管道規(guī)劃建設部門在防腐蝕不同的時期和不同的環(huán)境，采用的防腐蝕材料也不盡相同。最近幾年，我國輸水管道防腐蝕材料整體上采用的是熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層或者是三層聚乙烯?，F(xiàn)代輸水管道科學研究表明： 現(xiàn)在最新的輸水管道防腐技術(shù)是輸水鋼制管道橡膠硫外化防腐技術(shù)，這項技術(shù)能夠彌補其他材料在蘇劃水管道防腐蝕方面的不足。

5.輸水管道的陰極保護法

電化學物質(zhì)對輸水管道的保護總體上運用的是陰極保護法，上面提到的涂層防護層對輸水管道的防腐蝕的作用來講略有缺陷，其不能解決涂層防護層上的小孔導致的輸水管道的快速腐蝕?；诖?，輸水管道規(guī)劃設計部門采取的是陰極保護法。輸水管道設計部門需把需要保護的輸水管道上的金屬物質(zhì)都換成陰極，有效防止輸水管道的腐蝕。

6.輸水管道合理科學的選材

輸水管道本身的金屬物質(zhì)構(gòu)成也與腐蝕的程度有關(guān)，除去輸水管道腐蝕產(chǎn)生的外界環(huán)境，輸水管道規(guī)劃設計部門還需要考慮輸水管道本身金屬材料的選擇。最新研究表明高強度鋼在輸水管道上防腐蝕上有明顯的優(yōu)勢，能夠減少管道壁厚和材料費用。

二、輸水管道內(nèi)腐蝕的腐蝕原理及應對措施

1.輸水管道適用內(nèi)防腐技術(shù)

輸水管道規(guī)劃設計部門可以腐蝕介質(zhì)中加入用量較小的延蝕劑，可以有效抑制腐蝕輸水管道的物質(zhì)，我國絕大多數(shù)的輸水管道規(guī)劃設計部門有計劃地使用有機延蝕劑并且普遍取得了較好的輸水管道防腐蝕效果。輸水管道規(guī)劃設計部門在輸水管道防腐蝕方面找到了行之有效的處理方法，可以取得良好的輸水管道防腐蝕效果，并且此種方式步驟簡單、容易操作，根據(jù)輸水管道防腐蝕工作不斷變化的外部環(huán)境，進行延蝕劑的種類密度和濃度的調(diào)整。

2.輸水管道內(nèi)部涂防護層以及襯里技術(shù)

另外一種防腐蝕的措施輸水管道內(nèi)部涂防護層以及襯里技術(shù)，其在輸水管道防腐蝕方面的防腐蝕原理是建立起一個高效的腐蝕隔離層，這樣才能夠真正有效的對輸水管道進行防腐蝕處理。輸水管道建設規(guī)劃部門在輸水管道使用內(nèi)涂層防護后，輸水管道內(nèi)壁的檢測較容易施行，輸水管道修理維護人員可以借助輸水管道內(nèi)壁的光澤程度的高低來檢測輸水管道的內(nèi)壁是否存在缺陷，以最大程度上減少漏水或者是腐蝕輸水管道事故的發(fā)生。

三、結(jié)束語

綜合本文，輸水管道中出現(xiàn)腐蝕的原因為輸水管道中普遍會出現(xiàn)酸性的物質(zhì)，多數(shù)酸性腐蝕介質(zhì)會腐蝕輸水管道，輸水管道內(nèi)的水流運動速度不同從而容易產(chǎn)生段塞流，段塞流對輸水管道的內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷和腐蝕使得輸水管道內(nèi)涂層的保護膜加速消失，從而加大對輸水管道的腐蝕。綜合以上，輸水管道規(guī)劃設計部門要在輸水管道內(nèi)部使用有效的內(nèi)襯管再加以適當?shù)难游g劑，就可以有效防止輸水管道腐蝕，對輸水管道防腐蝕具有實用意義。

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（作者單位：博爾塔拉蒙古自治州瑞林工程監(jiān)理有限公司）