埋地鋼管質(zhì)輸水管道的防腐選擇

時光 陳海濤

【摘要】為了防止鋼制管道腐蝕破壞，延長輸水管道的使用壽命，保證輸入管道 的安全運(yùn)行，需要埋地鋼質(zhì)輸水管道進(jìn)行防腐處理。本文作者就長距離大流量輸水管道防腐措施進(jìn)行了闡述，供同行們參考。

【關(guān)鍵詞】輸水管道； 電化學(xué)腐蝕； 防腐； 對策

前言

管道輸水在城市生產(chǎn)生活供水方面、環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)灌溉方面有大量應(yīng)用，是一種方效、快捷的輸水方式，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。輸水管道一般都具有大流量、長距離、地基地腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，而管道遭受到長期腐蝕后，其管道的受力結(jié)構(gòu)會受到比較嚴(yán)重的破壞，不但給工程安全帶來較大的隱患，而且也會對人們的正常生產(chǎn)和生活造成影響。

1.埋地鋼管質(zhì)輸水管道腐蝕過程

埋地鋼質(zhì)輸水管道的腐蝕是電化學(xué)腐蝕。鋼管穿過各種土壤層時，會產(chǎn)生應(yīng)力電池、氧濃差電池、腐蝕原電池等。這些電池有的陰極面積很大，有的陽極面積很大；有的腐蝕電位為幾百毫伏，有的僅僅為幾毫伏。加之雜散電流的干擾以及各類微生物的作用，埋地鋼管腐蝕不均勻性較強(qiáng)。輸水管線一般較長，水流量大，更易受宏觀腐蝕電池的作用，表現(xiàn)為局部腐蝕，并從蝕坑逐漸發(fā)展為穿孔。在埋地鋼管開始腐蝕時，金屬管道中的Fe2 + 離子就不斷離開管道表面進(jìn)入土壤介質(zhì)并與土壤中的HCO3-、CO2-3和S2- 等陰離子發(fā)生反應(yīng)。開始時管線的一部分是陽極區(qū)，隨著金屬離子與土壤中各組分的反應(yīng)逐漸變?yōu)殛帢O區(qū)。相反，也有少數(shù)從陰極區(qū)變?yōu)殛枠O區(qū)。隨著輸水管道的長期運(yùn)行，在CaCO3與鐵的腐蝕產(chǎn)物粘合物以及空氣中氧的作用下，其陽極區(qū)的腐蝕速率呈現(xiàn)加速的趨勢，并分布在整個管線的各個電池中。由于陽極區(qū)腐蝕損失了大量的金屬，其輸水管壁逐漸表現(xiàn)為泄露的現(xiàn)象。

在每條管線上總有一部分區(qū)域腐蝕穿孔率最高，從而致使泄漏首先從該區(qū)域發(fā)生。隨著時間推移，管線其余部位也會出現(xiàn)蝕坑，只要管道上出現(xiàn)第一穿孔后，以后發(fā)生穿孔的速率將越來越快，并且管道上累計(jì)發(fā)生泄漏點(diǎn)總數(shù)與時間呈現(xiàn)半對數(shù)關(guān)系。

2 .埋地鋼質(zhì)輸水管道腐蝕控制建議

2.1. 應(yīng)在金屬表面施加保護(hù)涂層

為阻礙金屬表面層上微電池的腐蝕作用，（1）應(yīng)在金屬表面上施加抗陰極剝離性能良好、機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、電絕緣性能高、防水性良好、耐磨性能優(yōu)良、耐化學(xué)性和抗老化性較好的防腐涂層。施加有機(jī)防腐層。例如，瀝青基涂料、聚烯烴基防腐材料、煤焦油防腐帶等。（2）施加無機(jī)非金屬防腐層。例如，陶瓷防腐層、水泥砂漿和混凝土防腐層等。（3）施加金屬防腐層。例如，鋅鋁合金熱噴涂防腐層。

2.2 實(shí)施埋地金屬管道陰極保護(hù)

為了減輕或消除金屬的腐蝕，通過犧牲陽極或者依靠外加直流電流的方式，使被保護(hù)的金屬成為陰極。一種是犧牲陽極保護(hù)法。即在土壤介質(zhì)中，在被保護(hù)的輸水管道金屬上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金作為陽極，使保護(hù)金屬由于變成陰極而得到有效保護(hù)。另一種是外加電流陰極保護(hù)法，即在外加直流電源的基礎(chǔ)上，把輔助陽極和電源的正極進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)金屬管道防腐目的。

2.3 加強(qiáng)直流干擾腐蝕的防護(hù)

合理規(guī)劃管道走向； 加大非保護(hù)與被保護(hù)管道之間的距離； 對于易受雜散電流腐蝕的管段，應(yīng)實(shí)施表面防腐層，并及時更換和修補(bǔ)防腐層； 采用垂直交叉的方式布置電氣化鐵道與管道交叉點(diǎn)，加強(qiáng)交叉點(diǎn)前后管道的絕緣。

2.4 加強(qiáng)交流干擾腐蝕的防護(hù)

采用鎂帶或鋅帶均壓的線路閥門，在管道和強(qiáng)電接地體之間設(shè)置均壓網(wǎng)，加大管道和強(qiáng)電接地體的距離； 為了有效保護(hù)絕緣法蘭和防腐覆蓋層，使用保護(hù)器或接地電池； 采用臨時接地極防護(hù)方式進(jìn)行高壓線下管道的施工； 采用分段隔離、排流等手段減輕管道與高壓輸電線和電氣化鐵路平行時的干擾效果。

3.工程實(shí)踐

新疆某地輸水管線工程，水源地位于米蘭河以西，利用一字形分布在水源地內(nèi)的取水井，通過水源地管道送到高位首部水池，然后經(jīng)主管道途徑戈壁灘、鹽湖到達(dá)尾部蓄水池，其中供水主管道全長239.704km，引水流量0.647m3 /s。

鹽漠段（K0+000m ～K239+704m）采取的螺旋焊鋼管，防腐設(shè)計(jì)分為： 外壁防腐、內(nèi)壁防腐、陰極保護(hù)等措施。

3.1 管道外壁防腐

由于鹽漠段地基土對鋼管具有強(qiáng)腐蝕性，需采用防腐蝕、防鹽蝕、防酸、堿較強(qiáng)的防腐蝕材料，同時考慮防腐使用年限。因此外壁防腐方式為：①鋼管外壁表面進(jìn)行噴砂除銹預(yù)處理，使其達(dá)到Sa2.5級；②在其表面進(jìn)行防腐處理。防腐層結(jié)構(gòu)為： 底漆-面漆-面漆、玻璃布、面漆-面漆、玻璃布、面漆、玻璃布。面漆厚度≥0.60 mm。其余按照《埋地鋼質(zhì)管道環(huán)氧煤瀝青防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

（ 2） 管道內(nèi)壁防腐

本工程管道輸送的水為生產(chǎn)生活用水，不僅要在保證防腐，還要保證防腐措施不會對輸送的水體產(chǎn)生污染。參考《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》和以往工程經(jīng)驗(yàn)，此管道工程的內(nèi)壁防腐方案為： ①鋼管內(nèi)壁首先采用噴砂除銹，應(yīng)達(dá)到Sa2.5 級；②底層涂環(huán)氧富鋅底漆，涂層厚度50μm； ③中間層涂環(huán)氧云鐵防銹漆，涂層厚度100μm；④面層涂環(huán)氧類無毒面漆，涂層厚度80μm。面層漆要符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749中對飲用水標(biāo)準(zhǔn)的無毒防腐涂料之規(guī)定。

（ 3） 陰極保護(hù)

從本管道重要性和管道穿越區(qū)土壤的電化學(xué)腐蝕特點(diǎn)考慮，管道需增加陰極保護(hù)措施。目前針對長距離鋼質(zhì)輸水管道最主要的陰極保護(hù)方式為外加電流法。外加電流法具有保護(hù)距離大、可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電流、電壓、保護(hù)電流密度大、不受土壤電阻率影響及保護(hù)距離越長越經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。因此本輸水管道陰極保護(hù)措施采取外加電流法。在鹽漠段設(shè)置2 座陰極保護(hù)站。每座站需要設(shè)置： 深井陽極1 套； 恒電位儀2臺（1用1備）；電纜等輔助材料；測試樁和管道沿線里程樁結(jié)合在一起，每1km 設(shè)置1個。每座保護(hù)站所需電能通過太陽能發(fā)電站提供。外加電流陰極保護(hù)的具體要求要滿足《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定。

4. 結(jié)語

腐蝕控制是埋地鋼質(zhì)輸水管道安全運(yùn)行的保障。在埋地輸水管道設(shè)計(jì)、施工中，需詳細(xì)分析，將發(fā)生腐蝕的可能性降低到系統(tǒng)可以接受的范圍內(nèi)，大幅度提高埋地輸水管道的運(yùn)行安全和使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志峰.杭州蕭山長距離大口徑輸水管道設(shè)計(jì)總結(jié)[J].給水排水，2012（04） .

[2] 宋鐵鼎，毛建生.防腐涂料在紅花爾基供水、輸水管道工程中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利，2012（05） .