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 的安全運行，需要埋地鋼質(zhì)輸水管道進行防腐處理。本文作者就長距離大流量輸水管道防腐措施進行了闡述，供同行們參考。

【關(guān)鍵詞】輸水管道； 電化學腐蝕； 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)灌溉方面有大量應用，是一種方效、快捷的輸水方式，在經(jīng)濟建設中發(fā)揮了重要的作用。輸水管道一般都具有大流量、長距離、地基地腐蝕性強的特點，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腐蝕。鋼管穿過各種土壤層時，會產(chǎn)生應力電池、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。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。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，并且管道上累計發(fā)生泄漏點總數(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. 應在金屬表面施加保護涂層

為阻礙金屬表面層上微電池的腐蝕作用，（1）應在金屬表面上施加抗陰極剝離性能良好、機械強度強、電絕緣性能高、防水性良好、耐磨性能優(yōu)良、耐化學性和抗老化性較好的防腐涂層。施加有機防腐層。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 實施埋地金屬管道陰極保護

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，使被保護的金屬成為陰極。一種是犧牲陽極保護法。即在土壤介質(zhì)中，在被保護的輸水管道金屬上連接一種電位更負的金屬或合金作為陽極，使保護金屬由于變成陰極而得到有效保護。另一種是外加電流陰極保護法，即在外加直流電源的基礎上，把輔助陽極和電源的正極進行連接，從而實現(xiàn)金屬管道防腐目的。

2.3 加強直流干擾腐蝕的防護

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

2.4 加強交流干擾腐蝕的防護

采用鎂帶或鋅帶均壓的線路閥門，在管道和強電接地體之間設置均壓網(wǎng)，加大管道和強電接地體的距離； 為了有效保護絕緣法蘭和防腐覆蓋層，使用保護器或接地電池； 采用臨時接地極防護方式進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，防腐設計分為： 外壁防腐、內(nèi)壁防腐、陰極保護等措施。

3.1 管道外壁防腐

由于鹽漠段地基土對鋼管具有強腐蝕性，需采用防腐蝕、防鹽蝕、防酸、堿較強的防腐蝕材料，同時考慮防腐使用年限。因此外壁防腐方式為：①鋼管外壁表面進行噴砂除銹預處理，使其達到Sa2.5級；②在其表面進行防腐處理。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)標準》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，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，應達到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)生標準》GB5749中對飲用水標準的無毒防腐涂料之規(guī)定。

（ 3） 陰極保護

從本管道重要性和管道穿越區(qū)土壤的電化學腐蝕特點考慮，管道需增加陰極保護措施。目前針對長距離鋼質(zhì)輸水管道最主要的陰極保護方式為外加電流法。外加電流法具有保護距離大、可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電流、電壓、保護電流密度大、不受土壤電阻率影響及保護距離越長越經(jīng)濟等優(yōu)點。因此本輸水管道陰極保護措施采取外加電流法。在鹽漠段設置2 座陰極保護站。每座站需要設置： 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 設置1個。每座保護站所需電能通過太陽能發(fā)電站提供。外加電流陰極保護的具體要求要滿足《埋地鋼質(zhì)管道強制電流陰極保護設計規(guī)范》之規(guī)定。

4. 結(jié)語

腐蝕控制是埋地鋼質(zhì)輸水管道安全運行的保障。在埋地輸水管道設計、施工中，需詳細分析，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行安全和使用壽命。

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