城市自来水管道腐蚀对水质和管道的影响

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1、第16卷第11期天津职业院校联合学报No．11Vo1．162014年11月JournalofTianjinVocationalInstitutesNOV．2014城市自来水管道腐蚀对水质和管道的影响邢锋芝，穆凤芸(天津渤海职业技术学院，天津300402)摘要：本文通过对发生泄漏的自来水管道取样分析，找出了管道腐蚀和水质劣化的影响因素，指出了管道腐蚀机理，对腐蚀管道的安全性进行了评估。关键词：自来水管道腐蚀；应力腐蚀；强度校核；裂纹失稳中图分类号：TU990．3文献标识码：A文章编号：1673—582X(2014)11—

2、0062—04一、引言城市自来水质量直接影响公众的身体健康，是社会稳定的基础。随着经济的发展，人口的增加，不少地区水资源短缺，居民生活饮用水安全受到威胁。为此，卫生部和国家标准化管理委员会联合修订并发布了新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)。目前，我国多数自来水厂出水水质都能达到国家《生活饮用水卫生标准》要求，但是通过管网输送到用户时，水质呈现逐渐降低的趋势，主要表现在铁、铝、锰、氯化物、硫酸盐、色度(铂钴色度单位)、浑浊度(NTU一散射浊度单位)、菌落总数(CFu／mL)等指标在水中含量的增

3、加，有些甚至超过国家标准。造成水质下降的原因，主要是水在给水管网内流经的距离长，期间发生了一系列的物理变化、化学和电化学反应、微生物繁殖等，使水受到二次污染。特别是给水管道进入城市小区至用户水龙头前的部分，由于用户用水的特点，造成金属管路内表面的腐蚀、结垢。腐蚀不仅使饮用水的浑浊度、色度、菌落总数和铁、锰金属含量等水质指标增加，而且还会严重影响管路输水能力，增加能耗。二、问题的提出天津市河东区丽苑小区建于1998年，进入小区用户的自来水总管采用镀锌管，管子公称直径DN32，外径do=42．4mm，壁厚=3．5mm，材质

4、采用Q235A。2014年1月，进入用户的总管出现微孔泄漏，自来水在压力作用下喷射出管子。将发生泄漏的部分切断更换新管后，在其临近部分lm范围内，一月之内又出现4个泄漏点，且泄漏点出现在管路焊缝一侧的连线上。对发生泄漏的管段截断取样，结果如下：1．实测外径do=42．2ram，最大壁厚一2．90ram，最小壁厚一1．88mm。2．化学成分：一0．2％、一0．5％、训O．050％、训。≤O．045％。3．管壁附着大量腐蚀锈瘤，个别锈瘤高度超过内径中心线。1．5m长的管子内部光线被完全遮挡。4．锈瘤外部包围一层坚硬外壳，壳

5、下为多孔、纤维状的结垢。5．去除锈瘤后，发现其根部为腐蚀凹坑。见图1．6．在纵焊缝区域，发现沿焊缝方向并与环向应力方向垂直面上出现裂纹，裂纹穿透管壁部分长8mm。见图1，图2。三、腐蚀原因与机理分析1．外部条件。国家新的强制性《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)规定：6．5≤pH≤8．5，铁含量≤0．3mg／L，氯化物≤250mg／L，硫酸盐≤250mg／L，管网末梢水中氯气及游离氯制剂(游离氯)≤0．05收稿日期：2014—09—20作者简介：邢锋芝(1965一)，毕业于天津大学化学工程系，现在天津渤海职

6、业技术学院从事专业教学和管理工作；穆风云(1966一)，毕业于哈尔滨建筑工程学院，现在天津渤海职业技术学院从事专业教学工作。·62·碳酸镁在管内壁形成结垢。微生物腐蚀是管道腐蚀的另一个主要因素，管道微生物腐蚀常见铁细菌和硫酸盐还原菌两种。一般由铁细菌引起的腐蚀为均匀腐蚀，再均匀腐蚀形成厌氧环境；硫酸盐还原菌腐蚀金属，腐蚀产物堆积，体积不断增大，在金属表面形成锈瘤，而在腐蚀产物的内部，由于厌氧菌的继续作用，使腐蚀进一步加重，在金属表面表现为一个一个的坑穴，铁细菌是一种特殊的自养菌属，依靠铁和氧生存和繁殖，利用二价铁氧化成

7、三价铁离子所释放的能量维持生命。铁细菌吸取水中的二价铁离子，分泌出氢氧化铁，在管壁上形成锈瘤。通过氢氧化铁层下的硫酸盐还原菌的活动，或者由于形成氧浓度差腐蚀电池导致腐蚀。铁细菌分泌出的大量氢氧化铁会造成管道的堵塞和腐蚀。氯是给水处理中使用最广泛的消毒剂，在水中维持一定量的余氯，不仅可以抑制水中细菌的繁殖，而且可以作为预示受到二次污染的信号。研究表明，直接导致铸铁管壁腐蚀的余氯只占水中余氯的一部分，其它的余氯消耗抑制了水中微生物的生长，从而间接地阻止了由细菌引起的腐蚀。随着余氯含量的增加，尽管余氯没有全部参加管壁的腐蚀反

8、应，但是可用来参加该反应的余氯量增加了，因而也会导致管道的腐蚀加速。4．裂纹形成机理分析。钢管的焊缝是钢管应力、应变集中及组织弱化区，焊缝余高过大，增大了焊趾处的应力集中系数，易诱发径向裂纹等缺陷。钢管在输水时承受水压作用，建设部《城市给水工程规划规范》(GB50282—98)规定的城市配水管网满足用户接管点处服务水压为，此水压在