給水管道防腐技術(shù)研究

文／張墨 大連市水務集團工程建設有限公司 遼寧大連 116000

引言：

給水管道的腐蝕是指管道材料在給水環(huán)境中發(fā)生的物質(zhì)損失和結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。腐蝕會導致管道的破損、水質(zhì)污染、漏水等問題，嚴重影響給水系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。如果水管道沒有進行有效的防腐處理，這些污染物可能會在運輸過程中附著在管道壁上，并對水質(zhì)產(chǎn)生負面影響，危害人們的健康。為此，需要通過合理選擇管道材料、加強監(jiān)測和維護工作，并采取合適的防護措施，有效減輕管道腐蝕帶來的損失，確保給水系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。

1.給水管道腐蝕分類

1.1 化學腐蝕

化學腐蝕是指由于給水中存在一定的化學物質(zhì)或物理因素，導致管道材料與水中的物質(zhì)發(fā)生反應，進而產(chǎn)生化學腐蝕現(xiàn)象。第一，當給水中存在酸性物質(zhì)時，例如含有硫酸、鹽酸等酸性離子的水，會與管道材料發(fā)生酸性腐蝕反應。酸性腐蝕會使金屬表面發(fā)生溶解、銹蝕，從而降低管道的結(jié)構(gòu)強度和耐久性。第二，當給水中存在堿性物質(zhì)，例如氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性離子，會與管道材料發(fā)生堿性腐蝕反應。堿性腐蝕會使金屬表面發(fā)生腐蝕、金屬氧化，導致管道的破損和水質(zhì)受到污染。第三，給水管道在給水中存在氧氣時，會發(fā)生氧化腐蝕反應。氧化腐蝕是一種自發(fā)的反應，會使管道內(nèi)部表面產(chǎn)生氧化物層，從而降低管道的強度和耐久性[1]。

1.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕是指由于電化學反應導致的管道腐蝕。在給水管道中，電化學腐蝕主要表現(xiàn)為陽極腐蝕和陰極腐蝕。第一，當給水管道中存在電解質(zhì)并形成電化學電池時，管道中一部分金屬成為陽極，發(fā)生氧化反應而腐蝕。陽極腐蝕會導致管道金屬的腐蝕穿孔和降解。第二，與陽極腐蝕相反，陰極腐蝕是指管道中金屬作為陰極，在電化學電池中發(fā)生還原反應。陰極腐蝕可能導致管道表面產(chǎn)生水泡、氧化物和其他腐蝕產(chǎn)物。

1.3 細菌腐蝕

細菌腐蝕是指由于微生物的作用導致的管道腐蝕。給水管道中存在的微生物可以利用有機物、硫化物、硝酸鹽等成分進行新陳代謝，產(chǎn)生酸性、堿性、氧化等物質(zhì)，從而引發(fā)細菌腐蝕。第一，硫酸鹽還原菌能將硫酸鹽還原為硫化物，并產(chǎn)生硫酸。這種腐蝕最常見于含有硫酸鹽的水源中，如地下水和井水。硫酸鹽還原菌腐蝕會導致管道金屬產(chǎn)生硫化物沉積和腐蝕損壞。第二，硝化菌主要利用管道中的氨氮來進行新陳代謝，產(chǎn)生硝酸鹽。硝化菌腐蝕會造成管道金屬的表面腐蝕和損壞。第三，一些細菌可以將鐵離子還原為可溶性的亞鐵離子，并促進鐵的溶解。這種腐蝕會導致管道金屬的溶解和破壞。細菌腐蝕不僅會直接對管道材料造成損壞，還可能影響水質(zhì)和給水系統(tǒng)的正常運行。為了預防和控制細菌腐蝕，常采取的措施包括消毒處理、增加管道通氣、使用防腐劑等[2]。

2.給水管道腐蝕的原因

2.1 人為因素

人為因素是引起給水管道腐蝕的一個重要原因。第一，不正確的設計和施工可能導致管道系統(tǒng)中的流動不暢、死角、懸掛液體等。這些問題會影響水的流動和通氣，導致腐蝕問題的產(chǎn)生。第二，選用不合適的管道材料可能引起腐蝕。例如，在一些酸性或堿性環(huán)境中，使用不耐腐蝕的材料會導致管道腐蝕和損壞。第三，不正確的維護和操作會增加腐蝕的風險。例如，不及時清潔管道、不正確的清洗方法、使用酸性或堿性的清洗劑等都可能導致腐蝕的發(fā)生[3]。

2.2 管道的材質(zhì)

管道的材質(zhì)是管道腐蝕的一個重要因素。不同的管道材料對于不同的水質(zhì)和環(huán)境可能有不同的腐蝕性。第一，鐵管在潮濕的環(huán)境中易于發(fā)生電化學腐蝕，尤其是在水中含有氧、二氧化碳和硫酸鹽等物質(zhì)時。鐵管在水中會發(fā)生銹蝕，從而降低管道的強度和耐久性。第二，銅管對許多化學物質(zhì)具有良好的耐腐蝕性，但在酸性和堿性環(huán)境中容易發(fā)生腐蝕。第三，不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性，在大部分環(huán)境中都能很好地抵抗腐蝕。但是在某些特定的酸性或堿性條件下，仍然可能發(fā)生腐蝕。

2.3 周邊環(huán)境

周邊環(huán)境對于給水管道腐蝕起到重要的影響。第一，給水中的溶解氧、溶解二氧化碳、鹽分和其他化學物質(zhì)的含量會對管道產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)生影響。例如，水中氯化物和硫酸鹽的含量較高時會加速管道的腐蝕。第二，高溫環(huán)境會加劇管道的腐蝕。高溫下，管道材料的化學反應速率提高，從而加速腐蝕的產(chǎn)生。第三，濕度和氧氣是管道腐蝕的常見因素。濕度使管道表面易受水蒸氣和水分的侵蝕，進而促進腐蝕的發(fā)生[4]。氧氣與水和金屬表面發(fā)生反應，導致管道的氧化腐蝕。第四，地下環(huán)境通常潮濕，并存在各種化學物質(zhì)，如土壤中的鹽分、微生物和地下水的成分，這些因素都會加劇管道的腐蝕。例如，土壤中的含鹽量高或存在酸性物質(zhì)時，會增加管道的腐蝕風險。

3.給水管道防腐技術(shù)

3.1 鋼制管道外防腐技術(shù)

鋼質(zhì)管道的外防腐工藝對于延長管道使用壽命、防止腐蝕損壞具有重要意義。在外部環(huán)境的侵蝕下，鋼質(zhì)管道易受腐蝕影響，因此需要進行外防腐處理。常見的外防腐工藝包括石油瀝青防腐層、聚乙烯膠粘帶防腐層、聚乙烯防腐層以及熔結(jié)環(huán)氧粉（FBE）末外涂層。

首先，石油瀝青防腐層是將石油瀝青涂覆于鋼質(zhì)管道表面形成的一種防護層。石油瀝青具有較好的耐腐蝕性能，能有效地防止鋼質(zhì)管道與外部環(huán)境的接觸，減少腐蝕的發(fā)生。石油瀝青防腐層具有較長的使用壽命，可以提供長期的防護效果。石油瀝青防腐層可通過涂覆、刷涂、浸漬等方式進行施工，施工簡便且成本較低。石油瀝青防腐層廣泛應用于油氣輸送管道、供水管道等工程中。其涂覆厚度一般為1.5-4mm，可以在地下、水下和空中等不同環(huán)境下進行使用[5]。

其次，聚乙烯膠粘帶防腐層是將聚乙烯膠粘帶應用于鋼質(zhì)管道表面的一種常見外防腐層。聚乙烯膠粘帶具有良好的阻隔性能，能有效阻擋水分和氧氣等物質(zhì)對鋼質(zhì)管道的侵蝕，防止腐蝕的發(fā)生。聚乙烯膠粘帶與鋼質(zhì)管道表面具有良好的附著性能，能形成均勻的防護層，提供持久的防腐效果。聚乙烯膠粘帶防腐層的施工相對簡單，可以采用機械或手工方式進行黏貼和包裹，施工效率較高。聚乙烯膠粘帶防腐層廣泛應用于石油、化工、供水等領(lǐng)域，尤其適用于地下和水下環(huán)境。其使用壽命通?？蛇_20 年以上，具有良好的耐候性和耐老化性能。

再次，聚乙烯防腐層是將熱熔聚乙烯涂覆于鋼質(zhì)管道表面形成的一種防護層。聚乙烯具有良好的耐腐蝕性能，能有效防止水分、氧氣等物質(zhì)對鋼質(zhì)管道的腐蝕侵蝕。聚乙烯防腐層與鋼質(zhì)管道表面具有良好的附著性能，能夠形成均勻且致密的防護層。聚乙烯防腐層具有良好的抗沖擊性、耐磨性和抗壓性，能夠有效保護管道免受外部機械損傷。聚乙烯防腐層通常通過涂覆、噴涂或熱熔方式施工，根據(jù)使用環(huán)境的不同，可以選擇不同厚度的聚乙烯防腐層。該工藝廣泛應用于供水管道、油氣輸送管道、化工管道等工程中[6]。

最后，熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層（FBE）是一種將環(huán)氧粉末固化于鋼質(zhì)管道表面的防腐層。FBE 具有極佳的耐腐蝕性能，能有效隔離鋼質(zhì)管道與外部環(huán)境的接觸，預防腐蝕的發(fā)生。FBE 涂層具有均勻致密的特點，能夠提供更長久和可靠的防護效果。FBE 涂層具有較好的抗高溫性能，適用于高溫環(huán)境下的管道防腐。熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層通常通過靜電噴涂或電磁感應方式施工，形成均勻平整的涂層。該工藝廣泛應用于輸油、輸氣等工業(yè)管道以及海底油氣管道等領(lǐng)域。

在選擇外防腐工藝時，需要根據(jù)管道所處的環(huán)境及運行條件、材質(zhì)、施工要求等因素進行綜合考慮。此外，施工過程中的質(zhì)量控制、防腐層的定期檢測和維護保養(yǎng)也是確保防腐效果的關(guān)鍵。通過正確選擇和應用不同的外防腐工藝，可以有效保護鋼質(zhì)管道，延長其使用壽命，避免腐蝕損害，并確保給水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行[7]。

3.2 鋼制管道內(nèi)防腐技術(shù)

鋼制管道內(nèi)防腐技術(shù)對于提高管道的耐腐蝕性和保護管道內(nèi)壁非常重要。在特定的介質(zhì)和環(huán)境條件下，鋼制管道會受到內(nèi)部腐蝕的侵蝕，導致管道壁厚減少、管道損壞和水質(zhì)污染等問題。為了解決這些問題，常用的鋼制管道內(nèi)防腐技術(shù)包括水泥砂漿襯里法、環(huán)氧樹脂涂襯法和內(nèi)襯軟管法。

首先，水泥砂漿襯里法是將水泥砂漿涂覆于鋼制管道內(nèi)壁形成一層保護層以防止腐蝕的技術(shù)。水泥砂漿具有一定的抗酸堿性能，能夠在酸性或堿性介質(zhì)中形成穩(wěn)定的防護層，減少鋼制管道的腐蝕程度。水泥砂漿填充了管道內(nèi)壁的不平整表面，使得管道內(nèi)壁光滑，減少流體摩擦阻力，提高流量和輸送效率。水泥砂漿襯里法施工過程相對簡單，可以采用手工或機械方法，施工成本較低。然而，水泥砂漿襯里法可能存在一些問題。例如，水泥砂漿的硬度低，易發(fā)生開裂并脫落，需要定期檢查和維修。此外，對于一些特殊介質(zhì)或高溫環(huán)境下，水泥砂漿的耐腐蝕性能可能不足，需謹慎使用。

其次，環(huán)氧樹脂涂襯法是將環(huán)氧樹脂涂覆于鋼制管道內(nèi)壁形成一層均勻且連續(xù)的防護層的技術(shù)。環(huán)氧樹脂具有卓越的耐腐蝕性能，能防止鋼制管道內(nèi)壁與介質(zhì)的接觸，有效防止腐蝕的發(fā)生。環(huán)氧樹脂涂層光滑且具有耐磨性，能減少流體流動時的摩擦阻力，增加流量和輸送效率。環(huán)氧樹脂涂層具有較好的耐高溫性能，可適用于高溫介質(zhì)的輸送。環(huán)氧樹脂涂襯法需要在管道內(nèi)壁進行表面處理，并采用專用的噴涂或涂刷工藝施工。其施工過程較為復雜，需要有專業(yè)的技術(shù)和設備支持[8]。

再次，內(nèi)襯軟管法是在鋼制管道內(nèi)壁內(nèi)襯一層耐腐蝕性能的軟管，以防止腐蝕的技術(shù)。內(nèi)襯軟管一般采用耐腐蝕的材料制作，能有效隔離鋼制管道與介質(zhì)的接觸，防止腐蝕的發(fā)生。內(nèi)襯軟管具有良好的柔韌性和彈性，能適應管道的曲率和彎曲，減少管道因震動或溫度變化而引起的應力。內(nèi)襯軟管可以在工廠預制并進行現(xiàn)場安裝，簡化了施工過程。同時，軟管的維護比較簡單，可以簡單更換或維修。內(nèi)襯軟管法廣泛應用于化工、石油、供水等領(lǐng)域，特別適用于鋼制管道輸送有腐蝕性介質(zhì)的情況。然而，內(nèi)襯軟管法可能存在一些問題，例如軟管的耐溫性及使用壽命有限，需要根據(jù)實際情況進行選擇和更換。

在選擇鋼制管道內(nèi)防腐技術(shù)時，應綜合考慮管道所處介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力等因素，以及工程成本和方便性。因此，對于具體的工程項目，需要根據(jù)實際情況進行評估和選擇適合的內(nèi)防腐技術(shù)。此外，施工過程中要注意質(zhì)量控制和定期檢查管道內(nèi)防腐層的狀況，以確保其有效性和可靠性?？傊糠N技術(shù)都有其特點和適用范圍，需要根據(jù)具體情況選擇合適的方法，以保護鋼制管道不受內(nèi)部腐蝕的影響，延長使用壽命并保證流體的安全輸送。

3.3 球墨鑄鐵管外防腐技術(shù)

球墨鑄鐵管是一種具有優(yōu)異性能的管道材料，但在特定的環(huán)境條件下，仍然容易受到外部腐蝕的侵蝕。為了保護球墨鑄鐵管的外表面，常采用噴鋅加噴涂瀝青漆和聚氨酯涂層的方法進行外防腐處理。

首先，噴鋅加噴涂瀝青漆是一種常用的球墨鑄鐵管外防腐技術(shù)。它的主要過程包括先將管道表面噴鍍一層鋅，然后再噴涂瀝青漆作為外層防護層。鋅具有良好的耐腐蝕性能，能夠為球墨鑄鐵管提供有效的防護層，減少腐蝕的發(fā)生。瀝青漆具有較長的使用壽命，能夠提供持久的防護效果。噴鋅和噴涂瀝青漆的施工相對簡單，成本較低。噴鋅加噴涂瀝青漆廣泛應用于供水、排水、天然氣等領(lǐng)域的球墨鑄鐵管道的防腐處理。其施工過程相對簡單，適用于不同環(huán)境和各種管道規(guī)格。

其次，聚氨酯涂層是一種常用的高性能球墨鑄鐵管外防腐技術(shù)。它的主要過程是將聚氨酯材料涂覆于球墨鑄鐵管的外表面形成均勻、致密的防護層。聚氨酯具有卓越的耐腐蝕性能，能夠有效隔離球墨鑄鐵管與外界介質(zhì)的接觸，防止腐蝕的發(fā)生。聚氨酯涂層具有較長的使用壽命，可提供持久的防護效果。聚氨酯涂層具有良好的耐高溫性能，適用于高溫環(huán)境下的球墨鑄鐵管道。聚氨酯涂層的施工需要專業(yè)的設備和工藝支持，通常通過靜電噴涂或電磁感應方式進行。這種技術(shù)廣泛應用于石油、化工、供水等領(lǐng)域的球墨鑄鐵管道的防腐處理。

在選擇球墨鑄鐵管外防腐技術(shù)時，需要考慮管道所處的介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境條件以及預算等因素。要確保施工質(zhì)量和效果，需要嚴格遵循施工標準和要求，并定期檢查和維護防腐層的狀況。

3.4 球墨鑄鐵管道的內(nèi)防腐技術(shù)

球墨鑄鐵管道是一種廣泛應用的給水管道材料，但在特定的水質(zhì)和介質(zhì)條件下，仍然容易受到內(nèi)部腐蝕的侵蝕。為了延長球墨鑄鐵管道的使用壽命并保護管道內(nèi)壁，常采用環(huán)氧陶瓷內(nèi)襯法、聚氨酯涂層內(nèi)襯法、內(nèi)覆聚乙烯膜技術(shù)以及水泥加環(huán)氧樹脂內(nèi)襯技術(shù)進行內(nèi)防腐處理。

首先，環(huán)氧陶瓷內(nèi)襯法是一種常用的球墨鑄鐵管道內(nèi)防腐技術(shù)。它的主要過程是將環(huán)氧樹脂和陶瓷填料混合并涂覆于管道內(nèi)壁形成一層耐磨、耐腐蝕的陶瓷內(nèi)襯。環(huán)氧陶瓷內(nèi)襯具有極佳的耐腐蝕性能，能有效防止管道內(nèi)壁與介質(zhì)的接觸，減少腐蝕的發(fā)生。陶瓷填料具有出色的耐磨性，能夠抵抗流體的沖刷和顆粒物的磨損，延長管道的使用壽命。陶瓷內(nèi)襯表面光滑，減少摩擦阻力，提高流體的輸送效率。環(huán)氧陶瓷內(nèi)襯法適用于不同直徑和長度的球墨鑄鐵管道的防腐處理。其施工過程相對復雜，需要專業(yè)的設備和技術(shù)支持。

其次，聚氨酯涂層內(nèi)襯法是一種常用的球墨鑄鐵管道內(nèi)防腐技術(shù)。它的主要過程是將聚氨酯涂層涂覆于管道內(nèi)壁形成一層均勻、致密的防護層。聚氨酯涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，能有效隔離管道內(nèi)壁與介質(zhì)的接觸，防止腐蝕的發(fā)生。聚氨酯涂層具有光滑的表面，減少流體的摩擦阻力，提高管道的輸送效率。聚氨酯涂層具有較好的耐磨性，能抵抗流體的沖刷和顆粒物的磨損，延長管道的使用壽命。聚氨酯涂層內(nèi)襯法適用于不同介質(zhì)的球墨鑄鐵管道，廣泛應用于石油、化工、供水等領(lǐng)域的內(nèi)防腐處理。

再次，內(nèi)覆聚乙烯膜技術(shù)是將聚乙烯膜材料覆蓋在球墨鑄鐵管道內(nèi)壁，形成一層防護層的技術(shù)。聚乙烯膜具有良好的耐腐蝕性能，能夠有效隔離管道內(nèi)壁與介質(zhì)的接觸，減少腐蝕的發(fā)生。聚乙烯膜具有一定的柔韌性，能夠適應管道的曲率和彎曲，減少管道因震動或溫度變化引起的應力。聚乙烯膜的內(nèi)表面相對光滑，減少管道內(nèi)壁的摩擦阻力，提高流體的輸送效率。內(nèi)覆聚乙烯膜技術(shù)被廣泛應用于供水、石油、化工等領(lǐng)域的球墨鑄鐵管道內(nèi)防腐處理。其施工相對簡單，可以通過機械或手工方式進行，成本較低。

最后，水泥加環(huán)氧樹脂內(nèi)襯技術(shù)是一種常用的球墨鑄鐵管道內(nèi)防腐技術(shù)。它的主要過程是先將水泥涂覆于管道內(nèi)壁形成一層基層，然后再涂覆環(huán)氧樹脂作為內(nèi)襯層。環(huán)氧樹脂具有卓越的耐腐蝕性能，能夠有效隔離管道內(nèi)壁與介質(zhì)的接觸，防止腐蝕的發(fā)生。水泥基層能夠提供一定的抗磨損能力，增加管道的使用壽命。環(huán)氧樹脂具有良好的抗?jié)B透性能，能夠阻止介質(zhì)滲透到管道內(nèi)壁，減少腐蝕的發(fā)生。水泥加環(huán)氧樹脂內(nèi)襯技術(shù)被廣泛應用于供水、排水、石油、化工等領(lǐng)域的球墨鑄鐵管道的內(nèi)防腐處理。其施工過程相對復雜，需要專業(yè)的設備和技術(shù)。

在選擇球墨鑄鐵管道的內(nèi)防腐技術(shù)時，應根據(jù)管道所輸送的介質(zhì)性質(zhì)、溫度、壓力以及工程成本等因素進行綜合考慮。同時，施工過程中應注意質(zhì)量控制和定期檢查管道內(nèi)防腐層的狀況，以確保防腐技術(shù)的有效性和管道的安全使用。

結(jié)語：

綜上所述，水管道防腐對于保證飲用水的安全、維護設施的穩(wěn)定運行以及延長水管壽命具有重要的意義。水管道作為城市基礎(chǔ)設施的重要組成部分，其使用壽命一旦到期，將需要進行更換和維修，耗費大量人力物力。而水管道的防腐處理可以有效地減緩管道腐蝕的速度，延長其使用壽命，降低更換和維修頻率，節(jié)約資源，減少對環(huán)境的負面影響。管道的防腐蝕技術(shù)可以延長管道使用壽命、保護水質(zhì)安全并確保系統(tǒng)的正常運行。鋼制管道和球墨鑄鐵管道是常用的管道材料，它們在特定的介質(zhì)和環(huán)境下仍然容易受到腐蝕的侵蝕。因此，針對這兩種管道材料，分別采取內(nèi)外防腐技術(shù)成為關(guān)鍵。選擇合適的內(nèi)外防腐技術(shù)，可以提高管道的耐腐蝕性能，減少腐蝕帶來的損失和水質(zhì)污染。在實際應用中，可以根據(jù)具體的介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境條件和工程要求等因素進行綜合評估和選擇，同時嚴格按照施工標準和規(guī)范進行施工，保證防腐技術(shù)的有效性和可靠性。只有通過科學有效的防腐措施，才能保障給水管道的持久安全運行。