工業(yè)集控區(qū)污水處理廠金屬工藝管道腐蝕分析及措施

王海濤

摘要：金屬腐蝕是指金屬在周?chē)橘|(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用下，與物理、機(jī)械或生物因素共同作用，造成金屬損傷的現(xiàn)象。根據(jù)腐蝕過(guò)程，一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。日常生活中常見(jiàn)的銹蝕現(xiàn)象是鋼鐵及鐵合金在自然環(huán)境中形成的腐蝕產(chǎn)物，也是一種腐蝕現(xiàn)象。污水處理廠的工藝管道大多采用碳鋼、不銹鋼等金屬材料，但隨著時(shí)間的推移，金屬工藝管道的腐蝕已成為影響污水處理廠正常生產(chǎn)的重要因素。

關(guān)鍵詞：工業(yè)集中控制區(qū);污水處理廠;金屬工藝;管道腐蝕分析;措施

1原因分析

1.1氧氣的影響

自然界中鐵銹最常見(jiàn)的原因是氧腐蝕，它與以下化學(xué)方程式反應(yīng)：

陽(yáng)極反應(yīng)：鐵→Fe2++2E-;

陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4E-→4OH-;

4Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3;

2Fe（OH）3→Fe2O3·H2O+2H2O;

Fe（OH）3→FeO（OH）+H2O;

8FeO（OH）+Fe2+2e-→Fe3O4+4H2O

從上面的方程式可以看出，鐵在沒(méi)有水和氧氣的情況下不會(huì)生銹，但空氣中會(huì)有大約21%的氧氣體積，氧氣腐蝕現(xiàn)象是不可避免的。

1.2相對(duì)濕度的影響

空氣中的相對(duì)濕度越高，金屬管道表面的水膜越厚，空氣中的氧氣越容易通過(guò)水膜到達(dá)金屬表面并發(fā)生反應(yīng)。鋼的臨界相對(duì)濕度約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到臨界值時(shí)，金屬腐蝕速率將大大增加。工業(yè)集控區(qū)污水處理廠位于閩南沿海地區(qū)，距海岸線最短距離約400m。在該地區(qū)，高濕度階段主要發(fā)生在春季和夏季，離海岸線越近，高濕度現(xiàn)象越突出，來(lái)自海洋的高濕度會(huì)伴隨一定的腐蝕。因此，高濕度現(xiàn)象必然導(dǎo)致相對(duì)濕度超過(guò)臨界值，從而加速金屬管道的腐蝕。

1.3溫度的影響

環(huán)境溫度與相對(duì)濕度有關(guān)。在干燥環(huán)境（如沙漠）中，金屬管道表面很難形成水膜，無(wú)論溫度有多高，金屬都不易生銹。然而，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到臨界值時(shí)，溫度的影響將顯著增強(qiáng)。當(dāng)溫度升高10℃時(shí)，腐蝕速度將增加兩倍。因此，在濕熱地區(qū)或雨季，溫度越高，腐蝕現(xiàn)象越嚴(yán)重。污水處理廠位于工業(yè)控制區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫20～21℃，最冷時(shí)段平均氣溫11～12℃。夏天更長(zhǎng)，從5月持續(xù)到10月，是一年中的一半時(shí)間。因此，污水處理廠全年大部分時(shí)間處于高溫環(huán)境中，這勢(shì)必加劇金屬管道的腐蝕。

1.4輸送介質(zhì)的影響

本集控區(qū)污水處理廠主要負(fù)責(zé)本區(qū)漂白、染色、電鍍廢水的集中處理。由于廢水中含有酸、堿、鹽及各種有機(jī)化學(xué)品、無(wú)機(jī)化學(xué)品，其介質(zhì)組成非常復(fù)雜，導(dǎo)致金屬工藝管道，尤其是碳鋼、不銹鋼管道經(jīng)常出現(xiàn)由內(nèi)而外的腐蝕現(xiàn)象。同時(shí)，隨著廢水在管道中停留時(shí)間的增加，廢水中的溶解氧和硝酸鹽被完全消耗，導(dǎo)致管道內(nèi)的厭氧環(huán)境會(huì)促進(jìn)H2S、NH3、SO2等有害氣體的產(chǎn)生，也會(huì)造成管道的腐蝕;此外，污水中的硫最終通過(guò)一系列生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2SO4，然后與金屬管道反應(yīng)，金屬管道也會(huì)腐蝕管道。

1.5其他影響

除上述因素外，空氣中含有的其他腐蝕性物質(zhì)，如鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵，會(huì)加速金屬管道的腐蝕。此外，不同地區(qū)、不同環(huán)境的腐蝕差異更為直觀，如城市高于農(nóng)村;工業(yè)區(qū)高于生活區(qū);高塵區(qū)高于低塵區(qū)。污水處理廠位于沿海工業(yè)控制區(qū)，空氣中其他腐蝕性物質(zhì)的濃度將高于周邊區(qū)域，因此金屬管道的腐蝕更為明顯。

2問(wèn)題和解決辦法

據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)，污水處理廠的污水處理池至少有十根金屬管。針對(duì)上述情況，運(yùn)維單位已將金屬工藝管道的維護(hù)改造提上議事日程，并就維護(hù)改造方案咨詢(xún)了多家專(zhuān)業(yè)廠家，但均未取得令人滿意的效果。主要原因是項(xiàng)目實(shí)施較早，初步設(shè)計(jì)階段未充分考慮管道后期的維護(hù)條件。金屬工藝管道與處理池的連接未預(yù)留相應(yīng)的截止閥，導(dǎo)致只有在停產(chǎn)并排空池體后才能實(shí)現(xiàn)管道的維護(hù)/改造。最后，為確保在短期內(nèi)不影響生產(chǎn)，運(yùn)維單位計(jì)劃采取措施，加強(qiáng)對(duì)腐蝕金屬工藝管道的保護(hù)。強(qiáng)化保護(hù)措施到位后，在不影響生產(chǎn)的情況下，將金屬工藝管道納入各污水處理池綜合考慮，然后每年按計(jì)劃進(jìn)行檢修或改造。

3處置措施

加強(qiáng)防護(hù)措施主要是根據(jù)金屬工藝管道腐蝕的實(shí)際情況，采用玻璃鋼纖維對(duì)金屬工藝管道進(jìn)行密封，確保不影響正常生產(chǎn)。建議方案為：所有原防腐金屬工藝管道和閥門(mén)均采用玻璃纖維涂層，完全采用混凝土水池和玻璃纖維涂層管道密封接口段，且玻璃纖維增強(qiáng)塑料管殼涂層后滿足原管道使用強(qiáng)度的要求，即使所有內(nèi)部金屬管道損壞，其外部FRP加固體也可以支撐管道和密封，以確保污水處理池和FRP管道的密封性能，確保管道的使用壽命至少為五年，具體流程如下：

（1） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸，為金屬工藝管道上附著的閥門(mén)部分制作一個(gè)玻璃鋼密封盒，使其內(nèi)部全部密封，密封盒底部結(jié)合實(shí)際要求做支撐，確保有足夠的強(qiáng)度支撐上部管道和管道內(nèi)介質(zhì)及風(fēng)荷載;（2） 原金屬工藝管道與混凝土池的連接部分用玻璃鋼法蘭覆蓋。混凝土池的法蘭和表面用定制的密封圈密封。法蘭采用加長(zhǎng)膨脹螺栓與混凝土池連成一體緊固，保證連接部位的密封性;（3） 在原金屬工藝管道內(nèi)涂上直徑50mm的玻璃鋼管，然后用閥門(mén)密封盒密封，使原金屬工藝管道和閥門(mén)全部密封在玻璃鋼制品內(nèi);（4） 由于原金屬工藝管道的安裝位置和形式不同，應(yīng)根據(jù)“一管一箱”的實(shí)際情況實(shí)施此強(qiáng)化保護(hù)方案;（5） 與運(yùn)維單位協(xié)商制定應(yīng)急預(yù)案，防止金屬工藝管道在施工過(guò)程中發(fā)生斷裂事故;（6） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將污水池外原有銹蝕的鋼管支架更換為玻璃鋼支架，并保證固定牢固;（7） 對(duì)于部分處于懸掛狀態(tài)的金屬工藝管道，應(yīng)制作支撐架，以提高管道的強(qiáng)度和使用壽命;（8） 在加強(qiáng)對(duì)各金屬工藝管道的保護(hù)后，應(yīng)進(jìn)行試壓，以確保施工質(zhì)量，并確保被保護(hù)管道的功能和強(qiáng)度滿足要求。

4結(jié)論

根據(jù)具體的處理措施，將加強(qiáng)保護(hù)的管道與未經(jīng)處理的管道進(jìn)行了比較。由此可見(jiàn)，加強(qiáng)對(duì)金屬工藝管道的保護(hù)能顯著提高工藝管道的強(qiáng)度，且管道外觀較好。上述措施能有效控制污水處理廠金屬工藝管道的腐蝕，不會(huì)影響污水處理廠的正常生產(chǎn)，保證水池及工藝管道的維護(hù)改造更加順利、有序、按計(jì)劃進(jìn)行。

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