既有建筑空調管道腐蝕情況的研究和分析

張 華，岳 鵬，陳銀龍，蔡怡樺（上海建科檢驗有限公司， 上海 201108）

自 20世紀以來，我國建筑迅猛發展，截至 2018 年 12月，我國既有公共建筑面積已超過 600 億 m2。大規模工程建設放緩，進入建筑存量的時代。在這種形勢下，許多建筑面臨著設備老化、功能改變的問題。特別是在既有建筑的空調管道方面，目前尚未有明確的標準和規范進行指導，因此一旦空調因為長期運行導致管道腐蝕而未及時更換，導致管道冷水泄露甚至是出現大規模的爆管[1]，將嚴重影響到建筑的正常使用，進而影響人們的日常生活。

1 管道相關檢測方法研究

2012 年，住房和城鄉建設部組織編制了《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》，針對既有城鎮排水管道及其附屬構筑物的檢測與評估進行了規范指導，主要針對電視檢測、聲吶檢測、管道潛望鏡檢測等管道檢測方法進行了概述，同時對給排水管道的評估方法進行了規定。2018 年，國家能源局組織編制了《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準 第一部分：埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》，對石油行業埋地鋼質管道的外腐蝕的評價方法進行了系統的規范。上海市制冷學會 2017 年學術年會上，某機電咨詢公司對既有建筑中空調水系統管道的評估方法作了探討，著眼于水系統的水質檢測、管道壁厚檢測、水壓試驗等方法，同時也對銹蝕原因進行了分析。目前國內針對管道的研究主要集中于大型鋼質管道腐蝕的檢測評價，包括腐蝕的主要影響因素和損傷形態、主流的檢測方法原理及主要特點、層下腐蝕新的解決方案、腐蝕的保護措施、管道機器人研發、內管道除銹技術處理等方面。當前的研究主要針對城鎮排水、石油化工以及供暖干管等大型管道，對于空調水系統管道，尚缺乏統一的檢測、評估和改造標準。

2 案例概況及檢測項目

本文選取的案例項目位于上海市楊浦區，為商業建筑項目，項目共 9 幢建筑物，分為一期和二期，地上建筑面積約 10 萬 m2，地下建筑面積約 5 萬 m2。項目設置集中中央空調系統，采用某品牌的冷水機組作為系統的冷源，熱源采用熱水鍋爐，均設置在地下室二層機房內，末端采用空調機組、風機盤管、散熱器等設備，空調水管采用四管制。空調冷凍水管道由地下 2 層冷凍機房引出，經過 DN500 的無縫鋼管供水總管供到各個建筑。

項目空調系統建于 2006 年，目前已經運行近 14 a，由于部分樓棟通信機房要求 24 h 供冷水，制冷系統需全年不間斷運行，對于系統設備及管道的安全可靠性要求較高。

為確定及評估案例項目空調水管的運行情況，參考了SY/T 6151—2009《鋼質管道管體腐蝕損傷評價方法》。按照 SY/T 6151—2009，腐蝕缺陷的測量可采用卡尺、直板尺、卷尺、超聲測厚儀及其他測量儀器等方法進行。腐蝕坑深度測量應準確測量腐蝕坑深度，對連片的腐蝕坑應測量最深部位的深度。管道按照腐蝕坑相對深度進行計算，計算公式如式（1）。

式中：A—腐蝕坑相對深度；

d—實測的腐蝕區域最大腐蝕坑深度，mm;

t—管道公稱壁厚，mm。

管道腐蝕損傷評定按照表 1 所示進行：當A≤10% 時屬于第 3 類腐蝕；當 10%＜A≤80%，屬于第 2 類腐蝕；當A＞80%，屬于第 1 類腐蝕。

表 1 管道腐蝕損傷評定類別劃分

3 案例項目檢測方案及結果分析

3.1 管道壁厚檢測方法確定

采用超聲波測量管道壁厚損失量，獲得管道壁厚最大坑深或最小剩余壁厚數據，供管道安全評價使用。

超聲波測量前要求被測金屬表面基本光滑，無雜物。測量時在探頭和金屬表面間涂敷聲阻抗大的耦合劑，減少聲波泄漏損失，并施加適當壓力。每個測試位置盡量在互相垂直方向各測一次，為避免偶然誤差，同一位置應重復讀數3～5 次。

3.2 檢測區域及檢測位置選擇

現場測試主要針對案例項目一期的 4 棟建筑及地下部分進行，考慮現場冷凍水管道保溫良好，測試時需破壞保溫層，工作量較大，項目初步考慮進行 30 個部位的管道壁厚的檢測，主要考慮選取平時運行壓力較大的較為重要的主管，現場已經出現凝結水的部位，且盡量覆蓋到不同的樓棟和區域。

由于管道材質均一致，考慮到底層靜壓較高，同時離水泵越近壓力越高，主干管破損的危害程度高于支管，供水管壓力比回水管壓力高，且走向一致，因此此次抽查冷凍水供水水管，且抽檢以主管道為主。初步選取如下部位。

（1）地下 2 層冷凍水供水水管的 12 個部位，即部位1～12。

（2）制冷機房內冷凍水供水水管的 10 個部位，即部位13～22，具體位置詳見圖 1。

圖 1 制冷機房內冷凍水供水水管檢測部位布置圖

（3）一期建筑空調機房內冷凍水供水立管和進機組支管共 8 個部位，即部位 23～30 具體位置詳見表 1 。

表 1 一期建筑冷凍水管檢測部位布置表

對于選定的部位，徑向方向選取約 200 mm 長度的管段部位，剝開保溫層，在首尾及中點位置進行布點，管道環周 360° 的 8 等分點進行布置測點。這樣每個檢測部位需要進行 24 個點位的厚度檢測。

3.3 現場檢測情況

在現場對冷凍水管道進行管道壁厚測試時發現，冷凍水管道的保溫層破損較多，且在管道與保溫層直接形成了結露，特別是地下 2 層區域。破開保溫層后可以發現，管道外壁普遍存在銹蝕的情況。

3.4 管道壁厚檢測結果

現場測量得到 30 個部位的管道壁厚，結果如表 2 所示。

表 2 冷凍水管道壁厚檢測結果一覽表

因案例項目時間久遠，提供的圖紙上未找到相關部位管道的設計規格，因此表 2 中的標準厚度為參考《實用供熱空調設計手冊》（第二版）[2]中規定的厚度所確定。

由測試結果可以看出，檢測部位編號為 5、10、14、23的管道測得的壁厚略大于查詢的公共壁厚，考慮測量誤差的存在以及管道實際規格與手冊規定的厚度未必相同，判斷這4 個部位的管道為腐蝕不嚴重，可以繼續使用。

檢測部位編號為 1、3、7、11、12、13、21、22、24、27、29 共 11 個部位的管道計算得到腐蝕坑相對深度均≤10%，因此判斷為第 3 類腐蝕，腐蝕程度不嚴重，能維持正常運行，但需要監測使用。

檢測部位編號為 2、4、6、8、9、15、16、17、18、19、20、25、26、29、30 共 15 個部位的管道計算得到腐蝕坑相對深度A位于 10%～80% 范圍，因此判斷為第 2 類腐蝕，腐蝕程度較嚴重，應及時制訂修復計劃或降至安全工作壓力運行。

4 結 語

通過在一棟已運行近 14 a 的既有建筑中開展了空調冷水管道腐蝕情況的現場實測研究，測試結果如下。

（1）現場冷凍水管道橡塑保溫破損較多，管道與保溫層間直接形成了結露，加速了管道的腐蝕。建議及時對保溫棉進行修復，以減緩冷凍水管道的腐蝕。

（2）經過現場實測，項目空調系統冷凍水管道運行安全情況較為良好，需進行監控使用，建議密切關注管道的運行狀況，每 3 年進行一次腐蝕情況的評價，以確保系統安全運行。

（3）地下 2 層的管道腐蝕情況更為嚴重，建議加強機房的通風換氣，以減緩管道的腐蝕情況。

通過對一個既有建筑空調管道腐蝕情況的實測研究發現，采用壁厚測量方法需要對管道保溫進行破壞，完成測試后又需要再次恢復管道保溫，現場工作量很大。其次，管道選取部位的不同也影響對管道腐蝕情況的判斷，如果有一種可以快速定位管道腐蝕位置的方法，再對腐蝕嚴重部位進行詳細的多點復測，這樣測試結果的準確度和信服力都會有很大提升。同時也發現，既有建筑因使用年限長，很多建設資料已經丟失，如何對已腐蝕管道情況的安全判斷也有待進一步研究。