海水淡化工程中管道材料選用

馮立磊 王曉雷

山東電力建設(shè)第三工程有限公司 山東青島 266000

1 海水腐蝕的主要原因

海水是進(jìn)行海水淡化工作的主要處理對(duì)象，將其進(jìn)行淡化也是海水淡化工作的主要目的。之所以我們會(huì)采取一系列的措施，會(huì)改進(jìn)相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行淡化，主要的原因便是由于其具有高鹽度、強(qiáng)導(dǎo)電性和一定的生物活性等特性，造成了對(duì)管道的腐蝕。在管道遭受腐蝕的過(guò)程中，其腐蝕產(chǎn)生的反應(yīng)較為復(fù)雜，人工干預(yù)也比較困難，通過(guò)大量研究以及觀察，也無(wú)法詳細(xì)地描述出海水的腐蝕形式，在不同情況下，腐蝕特征也會(huì)由此不同，并且其差異也表現(xiàn)的較為明顯。相關(guān)研究部門通過(guò)模型分析表明，碳鋼和合成鋼腐蝕對(duì)海水淡化工程的影響因素有很多，但主要還是與溶解氧濃度、pH值和平均鹽度有關(guān)[1]。

2 管道維護(hù)方法

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷邁進(jìn)，管道防腐技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)論是在管道的維護(hù)方面，還是在管道的防腐方面。都取得了很大的突破以及進(jìn)步。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，聚合物涂料在管道中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。并且應(yīng)用效果較為明顯，可以滿足海水淡化的要求。在海水淡化過(guò)程中，管道方面出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，其問(wèn)題主要表現(xiàn)在過(guò)濾點(diǎn)、縫紉腐蝕和管道破裂等方面，而對(duì)各種材料進(jìn)行有效的防腐處理是提高管道現(xiàn)場(chǎng)管理和維護(hù)水平的關(guān)鍵。是的，不銹鋼管的耐腐蝕性取決于其表面是否發(fā)生反應(yīng)。

3 海水中的耐腐蝕材料

耐腐蝕材料有很多，但應(yīng)用廣泛、常見的耐腐蝕材料有銅、鈦及其合金、還有不銹鋼和塑料，這些材料都被廣泛地應(yīng)用于耐海水腐蝕工作中。

3.1 銅合金

銅合金一般用作清潔海水中的冷卻材料，主要用于銅、鋁、黃銅等，表面覆著銅保護(hù)膜可提高銅管的耐腐蝕性，常發(fā)生腐蝕和沉積腐蝕。因此，為了減少腐蝕，工程公司通常采用常規(guī)的硫酸鐵涂層方法。石化公司有海水銅冷卻液的經(jīng)驗(yàn)，決定焊接換熱管[2]。

3.2 鈦合金

鈦合金由于其穩(wěn)定的鈍化作用，在大氣和海洋環(huán)境中具有良好的耐蝕性。此外，鈦合金在氯和氯化物溶液中很容易被腐蝕。當(dāng)溫度低于110℃時(shí)，不會(huì)發(fā)生腐蝕和吸氫現(xiàn)象，但由于鈦的缺乏，成本相對(duì)較高。

3.3 碳鋼

由于其經(jīng)濟(jì)性，碳鋼也是一種較為常見的防銹材料。使其具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，使其能廣泛應(yīng)用于海水淡化管道中。碳鋼具有良好的耐海水腐蝕性。碳鋼的使用大大提高了管道的使用壽命，管道質(zhì)量普遍提高。

3.4 不銹鋼耐腐蝕材料

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察不銹鋼在海水中的腐蝕性，很大程度上決定了不銹鋼在海水中的腐蝕性。不銹鋼在其靜態(tài)位置有一定的穩(wěn)定性，這在一定程度上說(shuō)明海水腐蝕試驗(yàn)存在一個(gè)潛在的穩(wěn)定期，不銹鋼管道的耐腐蝕性通常采用脫鹽法，也就是說(shuō)用脫鹽法來(lái)測(cè)定[3]。

3.5 耐腐蝕塑料材料

由于其相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，聚乙烯比其他材料更容易受到海水腐蝕和電化學(xué)腐蝕。同時(shí)，由乙烯塑料復(fù)合管加固的鋼骨架，在高密度聚乙烯層的基礎(chǔ)上，均勻地對(duì)應(yīng)著管道，我們?cè)谝黄?。這是典型的雙向防腐增壓管、鋼砂管、鋼化玻璃管、玻璃管。雙面防腐增壓管采用全自動(dòng)控制生產(chǎn)線，將骨架結(jié)構(gòu)與基體結(jié)合起來(lái)。鋼管與鋼管相結(jié)合，采用特殊的粘接材料和加熱控制，這些材料更適合水上運(yùn)輸。玻璃鋼砂管是由不飽和聚酯纖維制成的一種新型復(fù)合管材。玻璃纖維采用特殊加工工藝制成。玻璃鋼管道分為四層：殼體、砂、馬賽克和軸瓦。它具有高耐蝕性和高抗壓強(qiáng)度。主要用于海水淡化過(guò)程中的排水。

4 海水淡化工程中的管道材料以及工藝選用

4.1 海水淡化工程中多效蒸發(fā)管道和反滲透工藝的選擇

在海軍陸戰(zhàn)隊(duì)海水淡化工程的多效蒸發(fā)和反滲透工藝中，一般采用316L不銹鋼管。而在進(jìn)行原水預(yù)處理時(shí)，采用多蒸發(fā)工藝，該工藝有一定的條件，需滿足環(huán)境為真空，減少管道焊接操作；反滲透工藝需在高壓之下進(jìn)行運(yùn)行。塑料材料不能滿足上述工藝的施工和使用要求，而不銹鋼管在這一施工工藝中的優(yōu)勢(shì)明顯。

4.2 海水淡化工程現(xiàn)場(chǎng)泵送工藝管道的選擇

在進(jìn)行海水淡化工程中的原水處理工藝是，采用的管道通常為鋼聚乙烯復(fù)合管。工藝原水取自天然海水，管道安裝在室外的環(huán)境中，并且采用露天架設(shè)。工藝溫度通常不高。一般情況下不會(huì)在70℃以上，對(duì)于壓力的要求是不超過(guò)20兆帕即可。加上鋼聚乙烯管本身具有較好的性能，可以很好地滿足工藝處理要求。

5 海水淡化工程管道材料的選擇與策略

5.1 注重信息收集和數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

未來(lái)，海水淡化工程的高效建設(shè)和運(yùn)營(yíng)都離不開信息平臺(tái)，也有賴于信息平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施。在當(dāng)代技術(shù)創(chuàng)新的時(shí)代，項(xiàng)目和信息流的結(jié)合使得流程得到了一定的優(yōu)化。根據(jù)工程信息以及要求可知，鹽水淡化管道需要在數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行更為有效的投資，采用數(shù)字模型分析技術(shù)，可以提高節(jié)點(diǎn)控制，也對(duì)鹽水淡化管道的選擇和決策起到了參考作用。

5.2 加快管道建設(shè)，保障基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行

未來(lái)海水淡化管道的基本物流將時(shí)海水淡化工作的重大環(huán)節(jié)，這在一定程度上會(huì)影響到海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，海水淡化管道企業(yè)的創(chuàng)新和優(yōu)化將有助于海水淡化系統(tǒng)的完善，以及整個(gè)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

5.3 實(shí)施能力戰(zhàn)略和成立專門小組

在海水淡化工作的開展工程中，無(wú)論是高層抉擇問(wèn)題，還是相關(guān)的管道問(wèn)題。要想得到有效解決。都要依賴于水資源管理部門。因此，水資源管理部門的能力成為了關(guān)鍵。油氣資源的優(yōu)化和海水淡化工藝的創(chuàng)新都需要有相應(yīng)的規(guī)劃。只有擁有了高層次人才資源以及相關(guān)部門的能力夠強(qiáng)，才有信心促進(jìn)海水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因而，實(shí)施能力戰(zhàn)略和成立專門小組具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。海水淡化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)是建立海水淡化的長(zhǎng)期能力建設(shè)機(jī)制，并為一批專業(yè)性很強(qiáng)的人才提供支持。只有他們有了能力，有了進(jìn)取心，才能和組織一起開展好相關(guān)的管理工作。