市政混凝土污水輸送管道內(nèi)部腐蝕及防腐的研究

趙艷艷

摘要：目前，我國的城市發(fā)展十分迅速，市政混凝土污水輸送管道內(nèi)部混凝土及鋼筋受到嚴(yán)重腐蝕是導(dǎo)致混凝土管道失效或臨近失效的一個(gè)重要原因。通過闡述市政混凝土污水輸送管道的腐蝕機(jī)理，混凝土表面防腐涂層防護(hù)可以降低污水腐蝕離子的滲透速率，達(dá)到隔絕或減輕環(huán)境因素對(duì)混凝土的作用。最后，分別介紹常用的有機(jī)涂料類、防腐砂漿類及防腐內(nèi)襯類混凝土管道內(nèi)表面防腐層，并提出采用內(nèi)防腐類別的選用方法。

關(guān)鍵詞：污水管道；混凝土腐蝕；防腐；混凝土耐久性

引言

污水管道發(fā)生腐蝕，容易導(dǎo)致管道破裂，街區(qū)道路污水遍地，影響環(huán)境的同時(shí)為居民的生活和出行帶來諸多不便，因此加強(qiáng)對(duì)污水管道腐蝕的防治顯得尤為必要。造成污水管道腐蝕的原因是多方面的，包括施工、管理和后期的維護(hù)等問題，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的處理不當(dāng)都可能會(huì)造成污水管道的腐蝕，因此必須要加強(qiáng)對(duì)污水管道的管理。

1污水管道腐蝕機(jī)理分析

1.1內(nèi)部金屬腐蝕機(jī)理

污水管道很多都為金屬材質(zhì)，因此在污水長時(shí)間浸泡的情況下會(huì)造成電化學(xué)腐蝕的情況，而電化學(xué)腐蝕的機(jī)理為管道金屬形成電池，陰極產(chǎn)生氧的還原反應(yīng)，陽極則發(fā)生鐵的溶解。同時(shí)在污水的排放中存在氮離子、硫離子、氨根離子等，在酸性的環(huán)境下會(huì)發(fā)生去極化電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，形成HCN-NH3-H2O的腐蝕反應(yīng)。氨極本身容易溶于水，進(jìn)而產(chǎn)生電解液，導(dǎo)致管道出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，特別是氨根與硫化物共存的情況下進(jìn)一步促進(jìn)管道的腐蝕。此外，污水在常溫的作用下對(duì)環(huán)氧、酚醛以及呋喃等種類的涂層也會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕作用，酚類小分子容易導(dǎo)致管道的涂層被穿透，進(jìn)而造成分子結(jié)構(gòu)的斷裂，導(dǎo)致管道金屬暴漏被腐蝕。

1.3微生物作用

微生物作用對(duì)管道的腐蝕過程是自然界硫循環(huán)的一部分，該過程稱為生物硫酸腐蝕。污水在管道輸送過程中，污水中懸浮物逐漸堆積在管道底部形成污泥。污泥中的SO42-被硫酸鹽還原菌還原，生物化學(xué)反應(yīng)生成硫化氫。反應(yīng)中釋放出來的H2S氣體聚集到管道上部未填充水的空間與混凝土接觸。接著H2S又由于硫氧化菌的生物化學(xué)反應(yīng)生成硫酸。在硫酸的長期腐蝕作用下，混凝土內(nèi)部鋼筋由于去鈍化而被破壞。而且硫酸鹽還原菌的存在會(huì)造成混凝土內(nèi)部pH值的下降，形成惡性循環(huán)。pH值越低，硫氧化菌的繁衍速度越快，甚至在pH值為1的環(huán)境中還能進(jìn)行繁殖。已建市政混凝土污水輸送管道的腐蝕情況，管道內(nèi)壁腐蝕呈以下特點(diǎn)：（1）管道水氣分界面處及水位變化頻繁處比其他區(qū)域腐蝕更為嚴(yán)重。（2）在相同的環(huán)境下，管道底部通常要比頂部、側(cè)壁腐蝕輕些，這是由于底部常年被污泥覆蓋，所處狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，所以腐蝕發(fā)展較慢。

2市政混凝土污水輸送管道內(nèi)部腐蝕及防腐

2.1做好管道內(nèi)壁的涂層

污水管道內(nèi)壁涂層主要采用熔結(jié)環(huán)氧粉末、環(huán)氧聚氨酯等進(jìn)行防腐，這些防腐材料的性能都比較好，但是由于污水對(duì)常溫固化環(huán)氧物質(zhì)具有腐蝕作用，容易導(dǎo)致涂層出現(xiàn)斷裂和溶脹等情況。因此還需要對(duì)內(nèi)壁涂層進(jìn)行改進(jìn)，可以采用一些抗垢性、抗腐蝕性較強(qiáng)，同時(shí)耐高溫、耐水的防腐材料，比標(biāo)準(zhǔn)和管理責(zé)任制度，對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問題的要做到追責(zé)到人，這樣可以增加工作人員的工作責(zé)任心，防止出現(xiàn)人為失誤導(dǎo)致的質(zhì)量問題出現(xiàn)；另一方面，加強(qiáng)對(duì)焊接施工過程的實(shí)施監(jiān)控，對(duì)于油田管道焊接各個(gè)操作步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題要及時(shí)糾正并做出處理。通過不斷研究新的焊接工藝技術(shù)來提高焊接的質(zhì)量，同時(shí)要對(duì)焊接作業(yè)人員進(jìn)行新技術(shù)的培訓(xùn)和考核，對(duì)于沒有經(jīng)過考核的作業(yè)人員要進(jìn)行處罰，杜絕不符合安全操作的行為出現(xiàn)，這樣可以進(jìn)一步提升油田管道焊接的質(zhì)量。

2.2做好管道施工控制

管道施工合同簽訂時(shí)，需要在合同中對(duì)管道的施工標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及獎(jiǎng)懲辦法等都做出明確的規(guī)定，并嚴(yán)格執(zhí)行合同要求。在施工的過程中還需要加強(qiáng)監(jiān)管，防止不利于施工的技術(shù)和行為對(duì)施工造成影響。施工單位在管道施工過程中必須要嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行，保證排水管道走向、材料、孔徑以及埋深等方面的合理性，不得對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行隨意更改。同時(shí)建設(shè)單位需要加強(qiáng)對(duì)施工單位施工情況的檢查和監(jiān)督。對(duì)于新建設(shè)的排水管道，必須要保證管道的合理性，在管道的埋設(shè)過程中需要根據(jù)施工場地的土質(zhì)合理的采取埋設(shè)方式。比如對(duì)于含水量高的土質(zhì)可以采用換土的方式提升管道周圍土質(zhì)的堅(jiān)實(shí)度。在管道的墊層中需要根據(jù)實(shí)際的施工情況，盡可能選擇砂層墊層，保證管道受力的均勻性，也可以利用級(jí)配砂石或者碎石進(jìn)行墊層，以提升管道的抗腐蝕性能。

2.3有機(jī)涂料類

根據(jù)不用的有機(jī)材料，有機(jī)涂料類包括環(huán)氧涂料、聚氨酯涂料、聚脲彈性體涂料、丙烯酸乳膠漆、氟樹脂涂料、有機(jī)硅樹脂涂料、玻璃鱗片涂料等，其中應(yīng)用在市政混凝土污水輸送管道防腐材料最常見是聚氨酯涂料。聚氨酯涂料應(yīng)用在市政混凝土污水輸送管道中具有以下優(yōu)點(diǎn)：聚氨酯涂料具有低透水性和低透氣性，以及優(yōu)異的耐腐蝕性；通過調(diào)節(jié)混合比例，可以將涂層制成剛性涂層或柔性涂層；還可與各種樹脂混合或改性制備各種聚氨酯防腐涂料；可以在低溫潮濕的環(huán)境下固化。其具有良好的機(jī)械性能，良好的水解穩(wěn)定性，抗生物污損性和耐溫性。

結(jié)語

（1）市政混凝土污水輸送管道的腐蝕與其他混凝土建構(gòu)筑物的腐蝕相比有一個(gè)顯著的不同是，污水輸送管道內(nèi)部腐蝕主要因素是受到雨污水及污泥中的微生物在長期下對(duì)混凝土的腐蝕作用。（2）從管道腐蝕的微生物作用、硫酸鹽腐蝕、氯離子腐蝕、酸性介質(zhì)腐蝕、碳化作用等腐蝕過程中可以看出，一旦管道腐蝕形成，都會(huì)形成惡性循環(huán)，使得腐蝕循環(huán)過程越來越快，越來越嚴(yán)重。在實(shí)際中，這幾種腐蝕是同時(shí)存在的，腐蝕物質(zhì)疊加腐蝕的機(jī)理還需進(jìn)一步研究。（3）混凝土表面涂層和防腐面層防護(hù)的原理是降低污水腐蝕離子的滲透速率，達(dá)到隔絕或減輕污水腐蝕物質(zhì)對(duì)混凝土的作用，提高形成腐蝕惡性循環(huán)的閾值。

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