城市给水管网腐蚀机理及防护措施

1、城市给水管网腐蚀机理及防护措施 针对给水管道腐蚀的危害性，从给水管网腐蚀机理出发，提出可通过提高出厂水质、加强管网水质监测、采用非金属管材、管道涂衬、阴极保护、加缓蚀剂、高压水射流清洗等措施，控制给水管网的腐蚀，以提高给水管网的水质，防止管网水质的二次污染 ； 管道腐蚀是造成管网水质二次污染的主要原因，不仅可能导致管网水的浊度、色度、细菌种类和数量、有毒重金属含量等水质指标恶化，而且可能引起管壁变薄及穿孔漏水，缩短管道使用寿命，降低管道输水能力和增加输水能耗等 。从引起管道腐蚀的机理出发，提出通过采取防腐措施，可有效防止供水管网腐蚀的形成，提高给水管网水质 1 给水管道的腐蚀机理11 电化学腐

2、蚀金属管道的内腐蚀首先是电化学腐蚀的过程，并受阴极过程控制 。以钢管为例，阳极过程中，铁以离子形式进入水中，同时将电子留在金属中；水中H 和氧吸收电子被还原而产生吸氧或析氢腐蚀。在管壁生成Fe(OH)：，进一步氧化成Fe(OH)，附着于管壁面。主要的反应式如下：12 微生物腐蚀给水系统存在铁细菌、硫酸盐氧化(还原)菌、黏液异养菌群、硝酸盐氧化(还原)菌等微生物，它们往往直接参与和干扰腐蚀过程，形成微生物腐蚀，其中最常见的是铁细菌和硫酸盐氧化(还原)菌和黏液异养菌群。铁细菌是一种特殊的营养菌类，它依靠铁盐的氧化，以及在有机物含量极少的清洁水中，利用细菌本身生存过程中所产生的能量而生存。由于铁细菌

3、在生存期间能排出超过其本身体积499倍的Fe(OH) ，所以有时能使水管严重堵塞；另外，铁细菌又常在管内壁附着生长形成结瘤，形成氧浓差局部腐蚀。常见的参与金属腐蚀的铁细菌为：嘉氏铁柄杆菌属Gallionella、铁细菌属Cmothrix、纤毛菌属Leptothrix、球衣菌属Sphaerotilus及鞘铁细菌Siderocapsa不同属的铁细菌其特性不同，适宜的生长条件及影响因素各有差别，因此，需要对不同管路进行针对性的研究，有针对性地提出腐蚀控制策略。硫酸盐氧化(还原)菌一种腐蚀性很强的厌氧细菌，它常存在于管内壁上，在没有氧气的条件下，在金属管道电化学过程中主要在阴极起极化剂作用，能反硫酸盐

4、还原成硫化物，这样就加快了管道的腐蚀结垢速度。据报道 ，在铁、硫细菌参与下的腐蚀速度会增大300500倍黏液异养菌群主要是通过菌群的代谢形成黏泥或管垢，为硫酸盐还原菌提供厌氧环境，同时可降低水质或造成管道堵塞。在各个领域有报道的黏液异养菌包括节细菌属Arthrobacter、奈瑟氏球菌属Neisseria、芽孢杆菌属Bacillus、黄杆菌属Flavobacterium、不动细菌属Acinetobacter、库特氏菌属Kurthia、微球菌属Micrococcus、葡萄球菌属Staphylococcus、棒状杆菌属Corynebacterium真菌包括镰孢属Fusarium、毛霉属Mucor、

5、青霉属Penicillium、曲霉属Asper611us、黏帚菌属Glicladium、链格孢Alternaria13 水质的影响131 pH 值pH值呈中性时，腐蚀速度不受pH值影响；pH值偏酸性时，发生放氢反应，腐蚀速度加剧；pH偏碱性时，腐蚀速度随pH值增加而减小。pH值发生变化时，Fe(OH)。部分脱水生成铁锈(Fe O。·H：O)沉积于管壁，由于Fe：O。较松散，故对管壁不会产生致密保护层。132 水中溶解性物质水中溶解性固体(TDS)增加，其导电率增加，局部电流也增加，同时腐蚀产物离开金属表面，会导致腐蚀速度加快。水中溶解的离子对管道的腐蚀也有影响，其中水中溶解的阳离子为

6、cu 、Fe 等氧化性重金属离子时，则对阴极极化过程有害；而ca 、zn 、Fe 则产生防蚀作用。如果水中含Ca 、Mg盐较多，由于水中的重碳酸钙在钢表面形成碳酸钙膜，阻止了溶解氧的扩散，所以腐蚀性小。cl一等卤族元素是产生点蚀和应力腐蚀的原因之一，SO；或NO3-比cl一影响小，PO；一、sio；等有缓蚀作用。另外，水中溶解氧的消耗也会加快管道的腐蚀速度。14 流速的影响腐蚀速度开始随流速增加而增加，这是由于管壁表面溶氧增多，加快阴极吸氧速度。当流速增加到一定程度，氧到达管表面的速度可建立起氧化条件，使钢铁钝化，腐蚀速度急剧下降。直到流速增加到更高，出现机械破坏表面保护层，腐蚀速度重新增加。

7、15 温度的影响研究表明：在敞口体系中，温度在到达80前，腐蚀速率随温度升高而增加，后又逐渐降低；而在封闭系统中，腐蚀速率随温度升高而不断增加。2 给水管道腐蚀的防治措施21 提高出厂水质提高出厂水质是控制给水管道腐蚀的根本途径 J。每种水都具有腐蚀性，其强弱与水的理化特征和所接触材料的表面性质有关。一般情况下，与水质恶化有关的腐蚀主要受生物过程调控，可对消毒工艺和消毒类型进行调整。氯仍是国内主要的消毒剂，在使用氯进行消毒处理时，应注意两种错误的倾向：些水厂没有对出厂水进行消毒，因此即使出厂水质较好，管网水质也很难保证，有些水厂加氯量偏大，虽然加氯量越多，消毒效果越好，但是加氯量越多，副作用也

8、越大，因此应该避免。22 加强管网水质监测建立管网腐蚀监测系统有利于尽早发现和预报水质恶化情况，便于水厂和用户采取对策；收集和积累水质的基本运行数据，为水厂的运行管理提供理论依据，为水系统内腐蚀的控制研究提供试验数据。有关资料表明 ：影响水的腐蚀性指标通常有pH值、碱度、硬度和溶解性的固体，这些参数用于计算腐蚀指数(例如lJI指数、cI指数、AI指数)，分析水的腐蚀性。因此，可根据原水水质和管材选择确定水质分析项目。例如，铸铁管和球墨铸铁管及钢管测定Fe、Mg、Do、色度、导电率、pH、碱度、硬度；凝土管和石棉水泥管测定导电率、pH、碱度和ca硬度，石棉水泥管测石棉纤维。23 采用非金属管材预

9、应力或自应力钢筋混凝土管、聚氯乙烯(PVC)管、PVC管的衍生品硬质聚氯乙烯(UPVC)管、玻璃钢聚氯乙烯(FPRPVC)复合管、玻璃钢聚丙烯(PEPPP)复合管等塑料管，具有质量轻、耐腐蚀、管壁光滑、水流阻力小、防垢等优点，建议在室内管道和管网末端大量采用。最近，中、高密度聚乙烯塑料管也在国外广泛使用。它比一般的聚氯乙烯管强度更好，可耐腐蚀和防止内部结垢，造价比钢管低。这种管材施工多用焊接，可以连接很长，有的连成3 km长再敷到沟内。24 管道涂衬对于一些有轻微腐蚀和结垢的管道，定期安排进行管道冲洗、消毒，冲洗后进行涂衬，以减缓管道腐蚀的速度；对于新敷设的管道，一次性处理后可大大延长使用寿命

10、。管道常用附加内衬的方法主要有两种类型：水泥砂浆衬里和环氧树脂涂衬。241 水泥砂浆衬里水泥砂浆衬里是在管道的内部喷涂砂浆，靠自身的结合和管壁的支托，结构牢靠。它的粗糙系数比金属小，对管壁能起到物理性能保障，同时也能起到防腐的化学性能。水泥与金属管壁接触，能形成很低的pH值。242 环氧树脂涂衬使用环氧树脂和硬化剂混合后的反应型树脂，可以形成快速、强劲、耐久的涂膜，它具有耐磨性、柔软性、紧密性。喷涂051 mm厚即可达到防腐要求，经2 h的养护后便可投入清洗、排水。25 阴极保护阴极保护是保护水管的外壁免受土壤侵蚀的方法。根据腐蚀电池原理，两个电极中只有阳极金属发生腐蚀，所以阴极保护的原理就是

11、使金属成为阴极，以防止腐蚀。251 消耗阳极材料法如使用A1、Mg、Zn等，隔一定距离用导线连接到管线(阴极)上，在土壤中形成电路，结果是阳极腐蚀，管线得到保护，如图1所示。图1 不用外加电流的阴极保护法252 通入直流电法在管线附近的废铁和直流电源的阳极连接，电源的阴极接到管线上，因此可防止腐蚀，在土壤电阻率高(约2 50012·cm)或金属管外露时使用较宜，如图2所示。图2 应用外加电流的阴极保护法26 加缓蚀剂主要是在金属表面形成一层薄膜，将金属(下转第62页)62 May2008图3 未熟化聚合物混合液流 图4 未熟化聚合物混合液流聚合物溶液在普通钢管中的黏度平均损失率为328 ，存在流量大(即流速大)黏度损失高的变化趋势。(2)未熟化的聚合物混合液无论在普通钢管还是塑料合金复合管的流动过程中，其黏度均没有降低，反而增高，如图3、图4所示。说明聚合物溶液在管道流动中确实存在熟化现