(中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司 湖北 武漢 430010)

市政給排水管道的耐蝕設(shè)計與優(yōu)化分析

黃萍

(中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司湖北武漢430010)

鋼制管道是市政給排水管道建設(shè)的重要的施工材料，這種管道具有一定的安全性與可靠性，對城市居民生活具有一定的保障作用。鋼制管道使用過程中，其使用壽命容易受到晶間腐蝕的影響而出現(xiàn)變化，容易對市政給排水管道功能的發(fā)揮造成嚴重的影響。本文主要對市政給排水管道腐蝕問題進行探討，對如何優(yōu)化給排水管道耐蝕性能進行設(shè)計分析。

給排水管道；晶間腐蝕；耐蝕優(yōu)化設(shè)計

一、引言

市政給排水工程建設(shè)的主要目的是滿足城市居民對水資源的需求，確保人們的生活質(zhì)量。而在給排水系統(tǒng)排水和供水功能發(fā)揮過程中，給排水管道起到了一定的重要作用。雖然有關(guān)給排水工程建設(shè)方面的施工管理已經(jīng)逐漸提升，但給排水系統(tǒng)應(yīng)用過程中仍然會存在系統(tǒng)失效問題，從而對人們的日常排水供水造成嚴重的影響。對給排水系統(tǒng)功能失效進行分析，管道腐蝕是造成給排水系統(tǒng)失效的重要因素之一。因此，加強給排水管道腐蝕、耐蝕方面得到分析研究是很有必要的。

二、分析給排水管道腐蝕

對市政給排水管道材料進行分析，為確保給排水系統(tǒng)功能的穩(wěn)定發(fā)揮和有效應(yīng)用，在進行市政給排水工程建設(shè)時一般都會選擇鋼制材料作為管道材料。雖然在給排水管道施工過程中對管道進行了一定的防腐技術(shù)處理，但給排水管道在應(yīng)用過程中容易受到外界因素的干擾而出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。給排水管道需要預(yù)埋在地下，在給排水系統(tǒng)功能發(fā)揮中不可避免的會和一些水土接觸，從而造成管道腐蝕和給排水系統(tǒng)功能失效。對給排水管道腐蝕因素進行分析，造成給排水管道腐蝕的原因主要有土壤、水分、酸性等[1]。

對土壤進行分析，土壤中擁有的組成部分與性質(zhì)十分復(fù)雜，不同土壤對給排水管道造成的腐蝕程度也存在一定的差異性。給排水管道在長期應(yīng)用過程中會因為土壤的電化學(xué)腐蝕而出現(xiàn)一些細小的孔隙。土壤中的氧與水分會對給排水管道造成一定的腐蝕。若給排水管道周圍的透氣性比較好，則管道腐蝕程度也會逐漸加快。對土壤性質(zhì)進行分析，若土壤的酸性比較強，則土壤對給排水管道的腐蝕性能也會相應(yīng)增長，從而加大給排水管道被腐蝕的可能性。另外土壤中的鹽成分也會對土壤的腐蝕能力產(chǎn)生促進作用。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，當土壤中的含鹽量較大時，土壤的導(dǎo)電率就會相應(yīng)增長，從而導(dǎo)致土壤的腐蝕速率加快。鹽成分中的氯離子能夠直接參與到金屬電化學(xué)溶解反應(yīng)中，從而對土壤的腐蝕性能起到一定的積極作用。尤其是在一些鹽場附近或者靠海邊的土壤，土壤中擁有的鹽成分含量相對較大，土壤本身擁有的腐蝕性能也會相應(yīng)加強。若在此類地區(qū)建立給排水系統(tǒng)，則系統(tǒng)管道被腐蝕的可能性也會相應(yīng)增長。對土壤中的水分進行分析，土壤中的水成分容易對給排水管道造成一定的腐蝕。若土壤中擁有的水分子數(shù)量較多時，對給排水管道的腐蝕能力就會減弱。當水分子數(shù)量逐漸降低時，對管道的腐蝕能力就會逐漸增強。當土壤中的水分子數(shù)量小于10%時，土壤中的電阻率就會加強，陽極極化也會相應(yīng)增強，從而使水分子的腐蝕速率減小。

三、分析管道耐蝕優(yōu)化設(shè)計

對給排水管道腐蝕情況進行分析可知，鋼制管道容易因為預(yù)埋環(huán)境中的酸性、水分子、鹽含量等土壤成分而出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。下面主要從陰極保護設(shè)計、草酸電解浸蝕、涂層設(shè)計等方面對如何提升管道耐蝕性能進行優(yōu)化設(shè)計。

(一)陰極保護設(shè)計

從目前給排水管道腐蝕情況來看，由于給排水工程建設(shè)場地的不同，管道腐蝕問題存在一定的差異性。當給排水管道處于電解質(zhì)環(huán)境時，容易出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，從而對給排水鋼制管道造成一定的腐蝕。針對這種問題，就需要應(yīng)用到陰極保護進行優(yōu)化設(shè)計，從而使管道的耐腐蝕性能得到增強。陰極保護主要是將給排水鋼制管道作為陰極，然后通過直流電流使給排水管道產(chǎn)生極化反應(yīng)。對給排水鋼制管道進行陰極保護設(shè)計，能夠?qū)艿辣砻嫫鸬揭欢ǖ谋Ｗo作用，減少管道表面不均勻腐蝕出現(xiàn)的概率。陰極保護設(shè)計在成本應(yīng)用方面的比例相對較低，具有一定的經(jīng)濟性，一般應(yīng)用于一些海洋平臺。在進行陰極保護優(yōu)化設(shè)計處理時，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該對管道預(yù)埋環(huán)境進行分析，對陰極保護設(shè)計進行合理應(yīng)用。從陰極保護效果來看，其在電解質(zhì)環(huán)境中對給排水鋼制管道產(chǎn)生的保護作用相對較高。目前陰極保護設(shè)計方式有兩種，包括強制電流保護與犧牲陽極保護，這兩種方式都能夠?qū)o排水鋼制管道耐腐蝕性能起到一定的積極作用。在進行陰極保護設(shè)計方面，可以將陰極保護設(shè)計方式與覆蓋層保護相結(jié)合應(yīng)用。這種聯(lián)合設(shè)計方式能夠使陰極保護的電能消耗量降低，對給排水鋼制管道的使用壽命具有一定的保障作用[2]。

(二)草酸電解浸蝕分析

利用草酸電解浸蝕實驗，對給排水管道抗晶間腐蝕能力進行分析，從而制定出相應(yīng)的給排水鋼制管道耐蝕設(shè)計方案。選取給排水鋼制管道作為實驗材料，對試驗用鋼進行固溶處理，將處理后的試驗用鋼放入草酸溶液中進行電解浸蝕實驗。再選取給排水鋼制管道進行固溶處理與敏化處理，并對處理后的試驗用鋼進行草酸電解浸蝕分析。對試驗用鋼晶間腐蝕狀態(tài)進行分析、評定。從實驗結(jié)果中可以看出，經(jīng)固溶處理后的鋼制管道被草酸電解浸蝕腐蝕之后晶界表面并沒有出現(xiàn)腐蝕坑現(xiàn)象或者腐蝕溝。對試驗用鋼表面組織進行電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，基體組織表現(xiàn)出臺階狀。對經(jīng)固溶處理和敏化處理后并被草酸電解浸蝕腐蝕后的實驗用鋼進行分析，試驗用鋼中的多數(shù)晶粒周圍已經(jīng)存在腐蝕坑和腐蝕溝，試驗用鋼出現(xiàn)了晶間腐蝕現(xiàn)象。從草酸電解浸蝕實驗分析中可以看出，給排水工程應(yīng)用的鋼制管道本身擁有的抗晶間腐蝕能力相對較低。對鋼管管道進行分析，鋼管管道生產(chǎn)過程中的熱處理工藝無法將富Nb相完全析出。針對這種情況，相關(guān)鋼制管道制造部門在進行生產(chǎn)制造時，應(yīng)該對供貨態(tài)鋼管進行穩(wěn)定化處理，從而將富Nb相完全析出。

(三)涂層優(yōu)化設(shè)計

當前給排水系統(tǒng)中的鋼制管道腐蝕情況日趨嚴重，對給排水功能正常發(fā)揮造成的影響越也愈加嚴重。針對這種情況，施工部門在給排水管道工藝安排時，應(yīng)該選擇涂層防腐方式對鋼制管道進行覆蓋層保護設(shè)計。對當前涂層保護設(shè)計進行分析，比較常用的防腐涂料有三層聚乙烯防腐涂層、有熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層、環(huán)氧涂層等。其中環(huán)氧涂層具有一定的防腐性能，從而對鋼制管道提供一層保護膜，以增強管道的耐腐蝕能力。環(huán)氧涂層具有一定的耐酸性能與抗堿性能，可以將環(huán)氧涂層作為酸堿性較強的施工場地管道設(shè)計中。另外，環(huán)氧涂層具有一定的耐鹽性能，能夠?qū)σ恍┖}量較多的土壤起到一定的抗腐蝕能力，從而降低管道電化學(xué)溶解反應(yīng)出現(xiàn)的概率，對管道耐蝕性能具有一定的增強作用。比如在進行含鹽量較多或者一些靠海邊市政道路給排水工程設(shè)計方面，可以將環(huán)氧涂層作為優(yōu)化管道耐蝕性能的方式之一[3]。

四、結(jié)語

綜上分析可知，市政給排水系統(tǒng)在應(yīng)用過程中可能會因為鋼制管道的腐蝕問題而出現(xiàn)給排水功能失效情況，從而對人們的供水需求與市政道路排水造成一定的影響。針對這種情況，相關(guān)建筑部門應(yīng)該對給排水管道本身的抗腐蝕性能、管道預(yù)埋環(huán)境等方面進行考慮，加強給排水管道耐蝕性能方面的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用研究。

[1]賈飛.奧氏體不銹鋼焊接中的晶間腐蝕敏感性試驗簡述[J].機電信息.2017(21)

[2]王永東,鐘慶東,任帥東.電子束焊工藝對304不銹鋼焊縫抗晶間腐蝕性能的影響[J].腐蝕與防護.2017(08)

[3]余艷妮,張健康,李美歲.基于不銹鋼堆焊層晶間腐蝕原因淺析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2016(24)