浅谈城市给水管道腐蚀控制技术

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1、浅谈城市给水管道腐蚀控制技术【摘要】：给水管网在长期的供水过程中易受到腐蚀的主要因素有：pH、碱度、氯化物和硫酸盐、溶解氧、水温、管网流速等。目前，控制管网腐蚀的主要策略包括：加碱调节法或曝气法调节出厂水水质、优选耐蚀管材或投加缓蚀剂等。关键词：给水管网；化学稳定性；腐蚀；控制技术管网水质的化学稳定性是指水在管道输送过程中既不结垢又不腐蚀管道，在水工业中常被定义为既不溶解又不沉积碳酸钙。水质化学稳定性主要表现在腐蚀性和结构性两方面。根据统计资料，我国34个主要城市中，地表水净水厂出厂水质基本稳定的占21%，腐蚀性的占50%，轻微结垢的占29%；地下水净水厂出水质基本稳定的约占50%，腐蚀

2、性的占30%，轻微腐蚀性的占20%。可见，管网水质化学不稳定性问题中，腐蚀性问题更为严重。在另一项对我国南方六省40座水厂的调查研究中发现，有28座水厂的铁质设施被明显腐蚀。在水质未作防蚀处理以前，大部分水厂铁质设施的腐蚀痕迹肉眼可见；一部分水厂铁质装置因腐蚀而不能继续使用；另有一部分水厂的管网水含铁量增高。管网水质化学稳定性不佳，可导致管道腐蚀与结垢，导致水质恶化等问题的出现。本文主要对管网水质腐蚀程度的影响因素加以分析，提出控制给水管道腐蚀的相应技术策略。1、管网腐蚀程度的影响因素1.1pH和碱度出厂水的pH值大小可直接影响管网系统内的电化学腐蚀反应速率。一般认为，pH值呈中性时，腐

3、蚀速度不受pH值影响；pH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。研究发现，当pH<6.5时，水中总铁含量随pH值的增大而显著降低；当6.5

4、时，管道中的总铁含量在仅在一定范围内上下变化，即总铁含量在此区域与pH值关系不显著。电化学腐蚀会随着碱度的增加而降低，这是由于增加了水溶液的缓冲强度，减小了铁离子的溶解度。水体的缓冲强度较高时，给水管网内壁腐蚀瘤的结构得到强化，从而降低了给水管网中铁的释放。当水中总碱度大于80mg/L（以CaCO3计）时，管网中的铁释放明显减少，因此，加碱调节是控制腐蚀性水的一种普遍应用的方法。1.2氯化物和硫酸盐氯离子和硫酸根离子严重影响着铁制管材的腐蚀。水中氯离子和硫酸根离子可以促进腐蚀现象的发生，腐蚀速率的增加与氯离子和硫酸根离子的浓度有关，而与水溶液中的阳离子浓度无关。1.3溶解氧溶解氧对金属腐

5、蚀具有显著的影响。氧可以作为电子受体被还原成氢氧根离子，同时金属Fe被氧化为铁锈。反应如下：Fe+0.5O2+H2O=Fe2++2OH-（1）Fe2++0.25O3+0.5H2O+0.5O2=Fe（OH）3（s）（2）3FeCO3（s）+0.5O2=Fe3O4（s）+3CO2（3）4Fe3O4（s）+O2=6Fe2O3（s）（4）溶解氧对钢的腐蚀速率存在双重影响。研究发现，水溶液中钢的腐蚀速率与溶解氧浓度呈线性关系；而当溶解氧浓度较高时，会形成钝化层阻止进一步腐蚀。1.4水温水温是管网水质的一个重要指标，金属表面温度随着水温的增加而增加，按照化学动力学规律，氧向金属表面扩散的速度加快，二

6、价铁在水溶液中的扩散速度加快，电解质的电阻降低，因而腐蚀速度加快。同时，水温升高，管网微生物的活性也显著提高，加速了微生物腐蚀进程。管网水温在工程实践中是不可人为调控的因素，与水厂所处区域、水源选择（地下水或地表水）以及季节变化有关。1.5管网流速当管网水流流速增大时，管道内表面的层流层减薄，通过该水层的氧的扩散补给速度增加，促进锈蚀；当流速再增大时，氧供给增大，铁管表面氧气过剩利于钝化，反而腐蚀减少；若流速继续增大，由于紊流将发生气蚀，因机械作用使铁管表面产生空隙腐蚀。供水管道内层流层、紊流层流态对金属腐蚀影响与雷诺数、流速、管径和长度以及管的表面条件有关。对于管网流速的研究，尤其需要

7、注意管网流速低和水流停滞区等不利条件，低流速下的腐蚀速率变化较复杂，没有明显的规律性。2、控制管网腐蚀的主要策略为避免供水管网腐蚀，造成管网水二次污染，国际上通行的做法包括以下几种：调节水厂出厂水水质、使用耐腐蚀管材、投加缓蚀剂。2.1加碱调节法调整水的pH值和碱度一般有两种方法：一是投加碱性物质；二是采用石灰石滤池过滤。我国《室外给水设计规范》（GB50013-2006）推荐采用的是加碱法，但需要建设单独的加药系统，且碱剂的运输、