给水管道的防腐蚀.pdf

专 论 石 油 化 工 腐 蚀 与 防 护 C o n O S i O n＆ P r o t e c t i o n i n Pe t r o c h e mi c a l I n du s t r y 2 0 【 0 ， 2 7 ( 5 ) 4 6 给水管道 的防腐蚀 杨 一 ( 洛阳市锅炉压力容器检验所 ， 河南 洛阳 4 7 1 0 0 0 ) 摘要： 给水管道在长年运行中， 由于物理、 化学、 电化学和微生物学等作用， 沿管道 内壁会逐渐形 成锈垢， 随着管龄增加锈垢不断增厚， 使过水断面减少。这样， 管道 内的水沿锈垢流动， 锈垢的卫生状 况将直接影响供水水质。因此， 要提 高供水水质， 不仅要从改进水处理工艺或加大投氯量等措施入 手， 还要从“ 管道卫生学” 的观点研究水质变化问题， 提出改善水质的方法。 关键词： 给水管道管道腐蚀锈垢水质改善 中图分类号： r I lG l 7 4 ． 4 4 6 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 7— 0 1 5 X( 2 o i o ) o 5— 0 0 4 I5 — 0 2 管道腐蚀和水质下降是 目前困扰供水企业 的 一 大难题 ， 也是必须彻底解决 的现实 问题 j 。对 于金属管道而言， 输送 的水就是一种 电解液， 所 以 管道的腐蚀带有电化学性质。水中杂质对腐蚀影 响较大的是水中的溶解氧和水的 p H值 。此外 ， 溶 解盐类也是常见的引起腐蚀的物质 ， 其中主要的是 氯化物。 做好给水管道的防腐蚀和改善水质对提高居 民的生活健康水平 ， 减少企业的生产成本 ， 保证供 水企业的可持续发展 ， 都具有重要的现实意义。 1 给水管道的腐蚀现状 城市区域内给水水质直接影响居 民的身体健 康和企事业单位的正常生产。自来水在输送过程 中引起二次污染的主要原 因是管道腐蚀产生的锈 蚀物 J 。为此， 对几个城市的供水管道 ， 根据不同 使用年限、 不同管材和管径等因素 ， 选择了几个调 查点， 对管道 内壁的腐蚀情况进行了取样调查 。从 调查情况分析得知 ， 凡是没做内衬的管材 ， 使用 5 a 以上均被锈蚀 ， 尤其是普通铸铁管材更为明显 ， 结 有 5 c m高的锈瘤。从管道 中取出的锈块 ， 大的有 6 c m ， 可见管道腐蚀的严重性。给水管道内部严重 的腐蚀结垢 ， 在流速偏低或滞留水的管网末端一旦 管内水流改向或突然加快时会引起水浑浊和发黄。 内部结垢还造成管径断面缩小 ， 有的 D NI O 0 m m管 的断面仅相当 D N 5 0 m m管 的断面或者更小 ， 严重 影响管网水质及输水能力。管道缩径严重， 影响水 质和水压， 加大了管网运行负荷。某市开发区供水 管网1 9 9 0 年以前铺设的给水管道所使用的管材多 以普通铸铁管和镀锌钢管为主， 并很少有内衬， 其中 铸铁管管径为 D N 3 0 0 m m～D N 7 0 0 m m， 管道长度为 8 0 0 0 m。这些遭受腐蚀 的管道成 了该市供水水质 的最大污染源 ， 也成了供水企业的难题。 2 管道产生锈蚀后的危害 2 ． 1 对给水水质的影晌 由于长期受到水的腐蚀作用 ， 管道 内壁形成 了 一 种含有多种成分和细菌的锈垢 ， 其厚度主要受水 质、 管道材料和使用时间的影响。这些锈垢上所含 的多种 成 分 和 细 菌， 会溶 于水 ， 使 水 质 二 次 污 染 J 。管道结垢后 ， 使水 中余氯被有机物 消耗殆 尽 ， 所 以细菌的总数增加 ， 在这些细菌中有病原菌 ， 也有对管道起腐蚀作用的细菌。这些各种各样 的 细菌 ， 有的严重影响水质 ， 有的则加剧了管道腐蚀 ， 暨恶化了水质又缩短了管道的使用寿命 。 2 ． 2降低输水能力 增加输水成本 管道内锈垢的逐年加厚 ， 不仅影响供水水质 ， 还严重影响原有管道的过水断面， 降低了输水能 力， 使管道阻力增大， 从而造成供水压力下降 J 。 为了保证供水的水压 ， 必须采用高扬程水泵来加大 水压 ， 这不仅浪费电能 ， 也会增大漏失水量。调查 中发现大约 I m长 的 D N 2 0 0 m m管道 ， 使用 1 0 a 后就产生 1 ． 5 k g铁锈。因此 ， 清除管道锈蚀垢 ， 并 防止其再生锈， 不仅能提高输水能力， 更可改善供 水水质。哈尔滨工业大学 的专家经实地考察论证 后 ， 认为对起步区2 d a m D N 3 0 0 mm一 7 0 0 m m的供 水主 管道 进行 翻新 ， 是 改善 该 区域水 质 的惟 一 途径 。 收稿日期： 2 0 1 0— 0 3— 2 6 ； 修稿 日期 ： 2 0 1 0— 0 6— 0 7 。 作者简介 ： 杨一( 1 9 8 2一) ， 女， 2 0 0 2年毕业于中国计量学院。 一 直从事锅炉、 压力容器和压力管道的在线检验， 锅炉和压 力容器产品的制造监检工作。 第 5期 杨一． 给水管道的防腐蚀 3 解决管道腐蚀的技术措施 腐蚀严重 的给水管道如果重新敷设对城市破 坏较大 ， 而且费用不菲。目前比较成熟的免开挖管 道修复技术除了能保证管道的使用寿命外 ， 还减少 了对城区的破坏 ， 成本也较新敷设管道低， 是解决 给水管道腐蚀 问题行之有效 的方法， 目前在 深圳 、 武汉和济南等地已有成功应用。 3 ． 1 刮管 3 ． 1 ． 1 高压射流法 高压射流法是利用管道本身的一些附属设备 进行除垢。使用的喷头直径很小， 喷射出水流的除 垢效果距离喷头越近越好。所 以适合 中型 和小型 口径管道的清洗。 3 ． 1 ． 2 机械刮管法 机械刮管法 的施工长度一般每 次可刮管 1 0 0 ～ 5 0 r n ， 对于较长距离的管道要分成若干个清洗段 分别断开 ， 逐段实施， 从而增加人工开挖工程量和 施工停水时间。机械刮管涂衬每进行一个工作段 ， 需要断管、 刮管、 涂衬 、 水泥砂浆养护和冲管等多道 工序 ， 一般要 5— 7 d才能完成。 3 ． 1 ． 3 弹性冲管器法( P o l y— P i g清管法 ) P o l y— P i g ， 意思是利用充气的特制工具来刮 掉管道内壁附着物。使用 P o l y—P i g清洗管道 ， 可 针对软硬不同的锈蚀和结垢 ， 选用不同形式 的清管 器， 既可除掉管道 内的锈蚀结垢物 ， 也能对新铺设 管道通水前进行清除， 并且节水和高效。P o l y—P i g 清管方法适用于 D N1 0 0 m m 以上各种 口径管道的 除垢 ， 一次清管长度可由几十米到几千米 ， 只要管 道没有变径 ， 可通过任何角度的弯管和阀门( 除蝶 阀外 ) ， 进行长距 离清管。清管 时施 工停水 时 间 短 ， 一般 1 0 0 m的管道， 只要 1 d就可以清洗干净 ， 并恢复供水。但 目前国内还没有与其配套 的衬里 技术 ， 另外 ， 除锈效果也不是很好。 3 ． 1 ． 4 空气脉冲法 空气脉冲法利用气水混合物不断变换压力使 管道内壁附着物脱落 ， 这是一种特别适合城市给水 管道内除锈的方法。除锈是管道翻新的基础。另 外 ， 从成功应用的经验来看， 单纯利用一种方法 的 效果都不太理想。故应针对管道 内结垢成分进行 调研后 ， 才能找出一种行之有效的综合除垢方法 。 3 ． 2 管道衬里的方法和类型 旧管道刮管除锈后可恢复原有输水能力 ， 延长 管道的使用寿命 。但刮管以后如不进行涂衬， 管道 通水后的腐蚀速率很快。因此对刮管除锈后的旧 管道进行内衬里十分必要。 3 ． 2 ． 1 水泥砂浆衬里 水泥砂浆衬里靠 自身的结合力和管壁支托 ， 结 构牢靠 ， 其粗糙系数 比金属管小 ， 对管壁不仅能起 到物理性能保障， 还能起到防腐蚀的化学性能， 因 水泥与金属管壁接触 ， 形成很高的 p H值。 3 ． 2 ． 2 环氧树脂涂衬法 环氧树脂具有耐磨性 、 柔 软性和紧密性 ， 使用 环氧树脂 和硬化剂混合后的反应型树脂 ， 可以形成 快速 、 强劲和耐久的涂膜。环氧树脂的喷涂方法一 次喷涂 的厚 度为 0 ． 5～1 m m便 可满足防腐蚀要 求。使用速硬性环氧树脂涂 衬后 ， 经过 2 h的养 护 ， 清洗排水后便可使管道投入运行。 3 ． 2 ． 3 内衬软管法 用内衬软管来解决旧管道防腐蚀的方法， 有滑 衬法 、 反转衬法 、 袜法和用 P o l y—P i g拖带聚胺脂薄 膜法等。这些方法都 能形成管中有管的防腐蚀形 式 ， 防腐蚀效果好 ， 适用于长距离无支管的情况， 但 不适合城市给水管道。利用不开挖技术对管道进 行翻新 ， 在保证管道使用 寿命 的前提下改善水质 ， 是一种行之有效的城市地下管道施工技术 。根据 经验 ， 非开挖技术与新敷设管道造价相当 ， 但避免 了对建成区的破坏 ， 对环境影响也较小。具体做法 是 ： 对起步区2 d a m 市政管道( 约 8 0 0 0 m) 进行翻 新 ， 全部采用具有环氧树脂 涂层衬里的管材 ， 拟分 期完成。 4 结 语 加强给水管道的科学管理 ， 正确解决管道内的 沉积锈蚀 ， 利用管道刮管与涂衬技术 ， 是提高效益、 节约资金和搞好给水服务的一项重要措施 ， 既能改 善供水水质， 又可延长管道的使用寿命， 经济效益 和社会效益明显。 参考文献 1 张悦． 我 国城市污水处理设备的产业化发展趋势与对策 [ J ] ． 给 水排水 ， 1 9 9 8 ， 2 4 ( 1 )： 4 2 丁廷华 ， 王绍堂， 李汝联． 人工湿地处理城 市污水 和工业废水的 研究[ C ] ． 见 ： 给水与废水处理 国际会议论文集 ， 北京 ， 1 9 9 4 ． 1 5 3 刘灿生 ， 费霞丽 ， 高欣忠． 我 国水 厂 自控技术 的发展趋势[ J ] ． 给 水排水 ， 1 9 9 8 ， 2 4 ( 1 ) ： 8 4 李圭 白， 李星． 污染源治理 与饮用水 除污染并重 [ J ] ． 哈尔滨建 筑大学学报 ( 副刊) ， 1 9 9 6 5 赵璇 ， 吴天宝 ， 叶裕才． 我 国饮用水 源的重金属污染及治理技 术 深化 问题 [ J ] ． 给水排水 ， 1 9 9 8， 2 4 ( 1 0 )： 2 2 6 许保 玖． 当代 给水 与废水处 理原 理 [ M] ． 北 京 ： 高等教 育 出版 社 。 1 9 9 0 ． 6 8 ( 下转第 6 4页) 6 4 石油化工腐蚀 与防护 第 2 7卷 ( C ) 外表面 图3炉管横截面 的显微组织 炉管横截面的显微组织为铁素体及呈链状分 布的粒状碳化物 ， 碳化物 已聚集长大； 碳化物 的数 量由内表面到外表面逐渐减少， 内表面的组织已接 近共析钢的显微组织 。 焦化加热炉管原始状态为 9 0 0℃正火；~ I 5 6 0 o C 回火， 显微组织为铁素体加回火索氏体， 见图4 。 圈4 焦化炉管( Cr 5 Mo钢) 的原始组织 2 试验结果的安全性分析 ( 1 ) 经过 1 0 0 k h运行 ， 焦化加热炉下部的大部 分炉管中部已严重氧化 ， 氧化 内外 同时进行， 炉管 的迎火面氧化程度远 比被火面严重 。迎火面炉管 减薄至 5 ． 7 mm， 被火面炉管壁厚为1 1 ． 1 0 m m。 ( 2 )经过 1 0 0 k h服役的 C r S Mo炉管 已被渗 碳 ， 使炉管 内表面碳的质量分数增加到 0 ． 6 5％ ， 且 由内到外逐渐降低 ， 与显微 硬度和金相分析结果 一 致。 ( 3 ) 经过 1 0 0 k h服役的焦化加热炉炉管的强度 ( O " 0 ． 和 O - ) 显著降低 ， 断面收缩率和延伸率降至 0 。 室温冲击试验也证明， 炉管已成为脆性材料。 3结论 ( 1 ) 焦化加热炉管 已被严重氧化 ， 在圆周方 向 上氧化程度不均匀 ， 迎火面炉管最薄。 ( 2 ) 炉管被渗碳 ， 碳化物增多引起硬度升高。 ( 3 ) 炉管显微组织中碳化物球化后聚集长大， 且呈链状分布， 致使炉管强度、 塑性和韧性下降 ， 硬 度升高， 且转化为脆性材料。 4建议 ( 1 ) 应更换氧化严重且碳化物聚集长大严重 的炉管。 ( 2 ) 对加热炉炉管进行定期检验 。 ( 3 ) 应考虑更炉管的材质 ， 如 C r g M o 。 I n s pe c t i o n o f Co ke r Fur n a c e Tub e s a n d S a f e t y An a l y s i s Li Do n gme i P e t r o C h i n a J i n z h o u P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y( J i n z h o u ， L i a o n i n g 1 2 1 0 0 1 ) Ab s t r a c t ： T h e c a u s e s o f s e ri o u s o x i d a t i o n o f t u b e s of d e l a y e d c o k e r f u r n a c e w e r e d e t e r mi n e d t h r o u g h ma c r o a n a l y s i s ，c h e mi c a l a n aly s i s ，me c h ani c a l p e rf o r ma n c e t e s t a n d me t a l l o g r a p h i c ana l y s i s ．T h e c a r b o n i z a t i o n h a s i n c r e a s e d t h e c arb o n a n d c a r b o n i d e s p e r c e n t a g e s i n s t e e l t u b e s ． T h e c a r b o n i d e s s p h e r o i d i z e a n d g r o w i n t o c h a i n s ，wh i c h d e t e ri o r a t e t h e me c h an i c a l p e rfo r ma n c e s o f C r S Mo f u r n a c e t u b e s ，t u r n t h e p l a s t i c ma t e ri a l i n t o b r i t t l e ma t e r i al a n d r e d u c e t h e s a f e t y p e r f o rm anc e ．Me asu r e s f o r p r e v e n t i n g f u r n a c e t u b e o x i d a t i o n a r e r e c o mme n d e d ． Ke y wo r d s ： d e l a y e d c o k e r f u rn a c e ，o x i d a t i o n，an al y s i s ，p r e v e n t i v e me a s u r e s ( 上接第4 7页) Co r r o s i o n Pr o t e c t i o n o f W a t e r Su p pl y Pi pe l i n e s Y a n g Y i L u o y a n g I n s p e c t i o n& T e s t i n g C e n t e r ofB o i l e r a n d P r e s s u r e V e s s e l ( L u o y a n g ， H e n a n 4 7 1 0 0 0 ) Ab s t r a c t ：I n t h e o p e r a t i o n o f w a t e r s u p p l y p i p e l i n e s ，r u s t f o u l i n g wi l l gro w o n t h e i n t e r n al wall o f p i p e u n d e r p h y s i c al，c h e mi c al， e l e c t r o—c h e mi c al an d b i o l o g i c al e ff e c t s ．Th e c o n ti n u o u s t h i c k e n i n g o f f o u l i n g l a y e r w i t h o p e r a t i o n wi l l r e d u c e t h e c r o s s a r e a o f p i p e l i n e s f o r w a t e r fl o w．Wh e n w a t e r fl o w s alo n g t h e f o u l e d w a l l s o f p i p e l i n e s ，t h e s a n i t a t i o n of f o u l i n g w i l l h a v e a d i r e c t i mp a c t o n s u p p l y w a t e r q u a l i t y ．T h e r e f o r e，t h e i mp r o v e me n t o f w a t e r q u ali t y d e p e n d s n o t o n l y o n i mp r o v e me n t o f w a t e r t r e a t me n t p r o c e s s o r i n c r e a s e d c h l o r i n e a d d i t i o n b u t als o o n d e v e l o p me n t o f e ff e c t i v e wa t e r q u a l i ty i mp r o v e me n t t ech n i q u e s b a s e d u p o n t h e s t u d y o n w a t e r q u a l i t y i n a c c o r d a n c e wi t h ”P i p e li n e Hy g i e n e ” ． Ke y wo r d s ： w a t e r s u p p l y p i p e li n e， p i p e l i n e c o r r o s i o n，r u s t f o u l i n g ，wa t e r q u ali t y i mp r o v e me n t