再生水球墨铸铁管道水泥砂浆内衬部分剥落后腐蚀行为研究

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1、再生水球墨铸铁管道水泥砂浆内衬部分剥落后腐蚀行为研究Corrosionafterthepartialspallingofcementmortarliningsinductilecastironreclaimedwaterpipelines学科专业：环境工程作者姓名：张茹芳指导老师：田一梅教授天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月摘要再生水管网中金属管道和水泥砂浆内衬的腐蚀会导致管网漏损、影响输水水质，威胁供水管网的安全，不利于社会经济的可持续发展。但国内外对再生水管网水泥砂浆内衬及金属管道二者共同的腐蚀研究尚少，针对再生水的水质状况，研究再生水球墨铸铁管道水泥

2、砂浆内衬部分剥落后的腐蚀行为，以期达到再生水管网腐蚀控制，对于保障再生水水质安全和管网安全运行具有重要的意义和价值。本研究旨在通过动态模拟装置研究再生水管道中球墨铸铁腐蚀与水泥砂浆的腐蚀行为及二者间可能存在的相互影响和联系。利用水质检测技术、电化学技术和SEM等形貌分析手段研究了基于流动体系下的模拟再生水管道中，不同程度内衬层剥落状态下球墨铸铁、水泥砂浆内衬、水三相界面处的腐蚀过程和腐蚀产物分布情况，以及水质受污染情况，探究其腐蚀规律。主要研究成果如下：（1）不同程度内衬层剥落状态下腐蚀进行情况不同、水质受污染情况存在差异。水泥砂浆内衬未剥落的试片对金属和水质保护

3、效果最好，随着剥落程度的增加，腐蚀过程对水质的影响变严重。但在反应后期，随着金属铁腐蚀产物膜逐渐致密稳定，试片腐蚀对水质的影响有明显改善。（2）再生水管网中球墨铸铁管腐蚀与水泥砂浆腐蚀间是否存在明显联系与水泥砂浆内衬剥落程度有关。当水泥砂浆内衬大部分剥落时，二者界面处球墨铸铁金属腐蚀与水泥砂浆溶蚀间存在明显的协同促进作用。（3）水泥砂浆内衬局部剥落的试片中未发现明显的球墨铸铁管腐蚀与水泥砂浆的腐蚀间相互联系，其腐蚀电流密度总体呈下降趋势。局部裸露的球墨铸铁金属表面会较快地被逐渐致密的腐蚀产物膜所覆盖，与未剥落的水泥砂浆一起形成阻碍，抑制阳极进一步溶解，降低其腐蚀速

4、率。（4）四种试片总体腐蚀速率大小顺序为：水泥砂浆内衬大部剥落的球墨铸铁试片>水泥砂浆未涂覆球墨铸铁试片>水泥砂浆内衬局部剥落的球墨铸铁试片>水泥砂浆全覆盖的球墨铸铁试片。（5）水泥砂浆内衬未剥落的试片，其腐蚀电流密度很低且基本保持不变，扩散过程是腐蚀过程的控制步骤；水泥砂浆内衬局部剥落的试片腐蚀过程由电极表面形成的腐蚀产物膜控制向明显扩散控制转变；其余两种试片的腐蚀控制步骤均发生由电极表面形成的腐蚀产物膜控制向电荷转移过程控制的转变。关键词：再生水管网，水泥砂浆内衬，球墨铸铁，电化学IABSTRACTThecorrosionofmetalpipesandceme

5、ntmortarlininginthereclaimedwaterpipenetworkwouldformleakinthepipenetwork,affectwaterqualityandthreatenthesafetyofwatersupplynetwork,andbehenceharmfultothesustainabledevelopmentofsocietyandeconomy.However,theresearchesonthecorrosionofcementmortarliningandmetalpipeinreclaimedwaterpipen

6、etworkarescarceeitherathomeorabroad.Inviewofthequalityofreclaimedwater,thestudyoftheco-corrosionmechanismofcementmortarliningandironpipeinreclaimedwaterpipelinesisaimedatachievingthecontrolofreclaimedwaterpipenetworkcorrosion,whichisofgreatsignificanceandvaluetoensurethequalityofrecla

7、imedwaterandthesafeoperationofpipenetwork.Thepurposeofthisresearchistostudythecorrosionbehaviorofductilecastironpipesandthecementmortarlininginthereclaimedwaterpipenetworkandthepossibleinteractionandconnectionbetweenthemthroughthedynamicsimulator.Byusingthewaterqualitytest,electrochem

8、icalt