姜晓骄
身份证号11022219890115****
摘要：供热系统故障中，管道腐蚀问题以及补偿器腐蚀问题是关键点，由于高温介质以及温差电池腐蚀等因素，使得腐蚀故障概率增高，除了进行系统化检测外，也要制定有效的防护措施。
关键词：供热管道腐蚀；防护检测措施
前言
本文对供热管道腐蚀特征进行了简要分析，并且集中阐释了供热管道防护检测机制和控制措施，旨在为研究人员提供更加具有价值的管理建议，从根本上维护供热管道的运行效果。
一、影响热力管道腐蚀的因素
金属以金属态存在的形式是不稳定的,这种金属状态是导致其产生腐蚀的驱动力。自然界中以化学化合物形式存在的金属矿石转变为金属态时,必须吸收和储存能量,这个能量等于金属被腐蚀成化合物所释放的能量,只是能量改变的速度不同而已。这是不可抗拒的,金属的腐蚀是不可避免的,作为主要使用金属材料的热力管道的腐蚀也是不可避免的,所以有必要介绍影响其腐蚀的各种因素,以便在以后的工程中慎重对待。简要来说,腐蚀的起因有以下几点。
1.温度的影响:温度将提高腐蚀的速度。一般来说,在大气环境下,速度每提高10℃,腐蚀速度加快一倍。2.电位差:两金属在同一介质环境中,较高电位的金属将被腐蚀,较低电位的金属受保护。3.热处理:热处理将改变金属的腐蚀行为。4.表面状态:表面清洁度、有无表面膜以及表面上有无其他物质,对腐蚀的发生和发展速度有很大影响。5.杂质:杂质是腐蚀的一个极其重要的因素。6.辐射:辐射可加速腐蚀。7.磨蚀的影响:即使是很轻的磨损也能破坏基体表面上由腐蚀形成的保护膜,暴露的新鲜金属遭受腐蚀,从而加速了损伤。8.应力作用:通常金属在拉应力作用下比在压应力作用下腐蚀发生得早,速度也较快。同时材料在应力作用下比不受应力的材料要腐蚀的快些,特别当所施加的负荷接近或超过屈服极限时,尤其如此。9.时间:随着时间的延长,腐蚀程度增加。腐蚀的速度随时间延长,在不同的条件下,或提高或降低。10.压力:压力影响材料的化学反应的氧化,也是必须考虑的因素。11.其他因素:工艺过程、工艺条件、氧差、浓差、周围环境、生物因素等对腐蚀都会产生影响。
二、供热管道腐蚀特征
目前，我国多数地区都在供热管道设计和实际施工项目中采用直埋敷设结构，亦或是管沟敷设结构，能保证供热输送效果，提高供热体系科学性，然而，其运行过程中，依旧存在管道亦或是元部件金属结构腐蚀问题，严重影响整体运行结构的完整程度。若是整个直埋管道的处理效果和管控质量不符合标准，就会导致应用结构和处理机制失去稳定性，管道腐蚀效果也会升高。结合相关情况，供热管理部门要对供热管网上的管道和元部件的腐蚀给予高度关注。其主要的腐蚀特征集中在外腐蚀和内腐蚀两方面。
分析供热管道腐蚀的原因后，管道保温问题不合格、管道防腐结构质量不合格、管道防水结构质量参数不达标等问题较为严重。另外，管道若是在应用中遭遇加湿环境，亦或是土壤中存在杂散电流，这些因素都是加速管道腐蚀的主要原因，需要相关管理部门结合实际情况进行统筹分析，并积极建构系统化应用模型和管控机制。其一，内腐蚀通过加强水处理和水质监测等方式有效规避，集中升级夏季管道系统满水养护措施质量；其二，外腐蚀通过改善环境和设备运行条件的路径，将其视为防腐蚀和减少事故项目关键点。
三、供热管道防护检测和措施
不同环境下热力管道的腐蚀与防护
1.输送介质对管道的内腐蚀
(1)热水的腐蚀:对大多数金属而言,水具有腐蚀性。沸点以下的水,若不溶解有气体,是不会对多数金属产生严重腐蚀。一旦水被人为的污染,将促进钢被水腐蚀,常见的腐蚀有如下几种形式:点蚀、电偶腐蚀、温度的影响而导致的腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
(2)热水管内腐蚀的控制与防护:热水管的内防腐措施应从下述三个方面来考虑:首先是材料的选择。合理的选择材料如在水温超过80℃时使用镀锌钢管就应该慎重考虑,防止异金属的电偶腐蚀。钢管内壁处理去毛刺、重皮,管网吹扫时应杜绝泥沙的沉积等。其次就是水处理质量。水处理对解决管内腐蚀十分重要。纯水对金属的腐蚀很轻,要使介质热水中的O2、SO2、CO2、Cl离子的含量减少到最低。最后是添加缓蚀剂。
缓蚀剂能阻止或减缓化学反应,它是加入介质中能降低金属腐蚀速度的物质。在介质中连续或间歇地加入少量缓蚀剂就能抑制严重的腐蚀,因此在水处理设备所不能及的情况下,缓蚀剂的作用尤为显著。缓蚀作用可以同时有几种机理存在:通过吸附作用形成肉眼不可见的几个分子层厚的薄膜来抑制腐蚀;另一些则是形成可见的沉淀膜,覆盖金属表面,起防护作用。此外,还有一种机理是通过金属的腐蚀产物与其表面吸附相结合形成钝化膜来阻止进一步的腐蚀。
(3)输送蒸汽管道内腐蚀及防护:这种情况下的腐蚀与防护主要是防止氢氧化物的浓缩,因为游离氢氧化物能够引起严重的点蚀或苛性应力腐蚀破坏。
2.运行方式造成的管道内外腐蚀与防护
对于间断运行或季节性运行的热力管道,由于热网停止运行后在管道内会形成空气泡,来自溶解空气中的氧,就会促进所谓的气泡点蚀,在充满水的管道中加入亚硫酸盐消除水中的溶解氧并使腐蚀得到控制。对于热网停运后的外部腐蚀与防护,对于直埋管道来说,由于停运后温度降低土壤的腐蚀将相对减弱。而对于架空管线可能因加有补偿器或阀门等原因造成保温层的不完整,使阀门、补偿器附近局部管道裸露在大气环境中,造成局部腐蚀。另外由于保温不连续处往往不进行密封处理,吸附能力较强的保温材料与管道表面接触的地方往往形成充气浓差电池,在干湿交替的环境里,这将引起一个特殊的局部腐蚀。防止管道外腐蚀除要设计合理的保温结构外,而且停运后立即对管道外表进行新的防护处理。
3.热力管道敷设方式不同导致管外表面腐蚀与防护
(1)架空热力管道的防腐蚀:架空热力管道受到的主要是大气的腐蚀,由于腐蚀性大气的类型不同管道受的腐蚀程度、腐蚀速度也不相同。其中工业大气、海洋大气无疑是腐蚀危害性最大的,在管道设计时应注意并消除其影响,同时还应考虑湿度的影响。
(2)地沟敷设热力管线的腐蚀:造成这类腐蚀的因素比较多,其中最典型的要数由旧管线和新管线电位差引起的腐蚀,旧管线阴极被保护,新管线阳极被加速腐蚀。另外还有因供、回水温差原电池作用引起的腐蚀,具有较高温度的水管成为阳极,而较低温度的水管为阴极导致的腐蚀。解决这两种类型腐蚀最有效的办法是:设计时不要共用一个金属管支架,否则其中一个钢管应与共用金属支架之间绝缘可消除这两种腐蚀。
(3)直埋管道的腐蚀与防护:直埋管道分热水与蒸汽直埋两种形式。它所处的环境是土壤腐蚀环境。不同的土壤其腐蚀的程度差异很大,这取决于土壤的透气性、电阻率、溶解盐的含量、pH值及微生物活动等多种因素协同作用。土壤中存在有下述腐蚀原电池:浓差电池、温差电池、氧浓差电池、外加电流电池、应力电池、表面膜电池。热水直埋管的外防护:热水直埋外管的防护一般是采用预制保温层的方法。现在热水直埋管的保温层同时具有优良的防腐性能,但这种防腐性能与保温层的质量有着很大的关系。保温层一旦被破坏,就会发生应力原电池的腐蚀,阳极区的金属将被加速腐蚀。对于补口来讲,补口的保温一旦破坏,焊接部位的腐蚀就更加复杂多样。由于焊缝表面的粗糙,焊接应力及热影响区的存在等,腐蚀类型有点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及热影响区的晶间腐蚀,这样可能在很短的时间内就会使管道破坏,所以只有高质量的保温管(包括管件、现场补口)及丰富的现场实践经验和高度的责任感,才能使直埋管网达到我们设计的使用寿命。
蒸汽直埋管的外防护:蒸汽直埋外钢管的防护一般是采用涂层的方法,这要根据土壤的腐蚀性和土壤环境对管道涂层破坏的可能性以及经济性来决定采用何种涂层,同时还应注意钢外壳管的表面温度是否合理,若过高,涂层的抗渗透能力下降,涂层有效的防护寿命减小,小于或等于50℃应该是合理的,否则第一个漏点出现的时间将提前。回添仍应采用砂子为好,砂子对涂层产生的土壤应力小,同时避免碎石等尖锐物对涂层的损伤,回添时,不至于对涂层造成破坏。另外,建议涂层与阴极保护相结合,涂层与阴极保护联用,不仅可以使钢管第一次泄露的时间大大推迟,而且使我们能控制管道与许多其他结构件的腐蚀。
结语
在分析供热管道腐蚀特征的基础上，要对相关问题进行集中处理和综合型管控，积极建构系统化处理机制，确保应用体系符合标准，也为项目升级提供保障，借助相应的防护检测，对防护措施展开深度分析和研究，有效应用的同时，提高供热管道的防腐能力，也为供热系统的全面发展奠定基础，提高综合质量。
参考文献
[1]孟继成,李治东,张肇永等.金属波纹补偿器在直埋供热管道上的应用[J].管道技术与设备,2015,33(04):58-59.
[2]潘瑞岩,陈思佳.直埋供热管道腐蚀成因分析与防腐蚀措施[J].林业科技情报,2019,45(03):35-38.
[1]柳玉根.热力管道的腐蚀与防护初探[J].太原科技,2018(4):25-26.