輸水管道設計與防腐蝕研究

周德科

摘要：隨著社會經濟的迅猛發展，我國對質量優良的輸水管道的需求量逐步遞增。國家水利部門規劃、建設的輸水管道的數量也隨著社會各行各業對輸水管道的需求逐步增加，但不可避免地是，由于受技術水平的影響我國在進行輸水管道規劃建設過程中會出現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。

關鍵詞：輸水管道;防腐蝕;原理

輸水管道外腐蝕環境是一個比較復雜的外部環境，輸水管道外接觸土壤空隙里多數含有大量的空氣和水分子，這些水分子中的含鹽物質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能夠較容易地到達輸水管道的金屬基體。在不同的地下環境下，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劃、建設面臨的具體問題主要表現在：輸水管道設備損壞、輸水管道生產停滯、用水水源地環境污染等。因此，了解輸水管道的腐蝕原理是國家水利部門和相關輸水管道規劃設計單位解決上述問題的基礎。我國技術人員應重視進行技術的升級與探索，合理規劃輸水管道。

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對輸水管道的金屬表面產生的具有破壞性質的化學作用，這些對輸水管道產生腐蝕的非電介質經過化學作用之后會產生大量腐蝕輸水管道的腐蝕產物，這是輸水管道的金屬表面與氧化劑經過化學反應之后所產生的原子反應。一般情況下，金屬性質的物體在恒溫條件下或者是無水無氧的狀態下是不容易產生腐蝕反應的，可是輸水管道的金屬特性在特定環境下（水分豐富的環境下）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，在金屬物體表面產生一層致密的氧化膜，造成金屬物質脫碳的情況。

2.電化學物質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導電的介質對輸水管道的金屬表面產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和輸水管道附近的細菌生物膜內含有的氫元素，從而進一步將輸水管道上附著的有機物質和輸水管道附近的細菌生物膜內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，輸水管道規劃設計部經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，輸水管道規劃設計部門使用頻次最高的還是瀝青加玻璃布的涂層構造。瀝青加玻璃布的防腐蝕構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，但是輸水管道規劃建設部門在防腐蝕不同的時期和不同的環境，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環氧粉末涂層或者是三層聚乙烯。現代輸水管道科學研究表明： 現在最新的輸水管道防腐技術是輸水鋼制管道橡膠硫外化防腐技術，這項技術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。基于此，輸水管道規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構成也與腐蝕的程度有關，除去輸水管道腐蝕產生的外界環境，輸水管道規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勢，能夠減少管道壁厚和材料費用。

二、輸水管道內腐蝕的腐蝕原理及應對措施

1.輸水管道適用內防腐技術

輸水管道規劃設計部門可以腐蝕介質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，我國絕大多數的輸水管道規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，根據輸水管道防腐蝕工作不斷變化的外部環境，進行延蝕劑的種類密度和濃度的調整。

2.輸水管道內部涂防護層以及襯里技術

另外一種防腐蝕的措施輸水管道內部涂防護層以及襯里技術，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。輸水管道建設規劃部門在輸水管道使用內涂層防護后，輸水管道內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壁的光澤程度的高低來檢測輸水管道的內壁是否存在缺陷，以最大程度上減少漏水或者是腐蝕輸水管道事故的發生。

三、結束語

綜合本文，輸水管道中出現腐蝕的原因為輸水管道中普遍會出現酸性的物質，多數酸性腐蝕介質會腐蝕輸水管道，輸水管道內的水流運動速度不同從而容易產生段塞流，段塞流對輸水管道的內壁產生沖刷和腐蝕使得輸水管道內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，輸水管道規劃設計部門要在輸水管道內部使用有效的內襯管再加以適當的延蝕劑，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理有限公司）