摘要：金属给水管道在供水领域中有着十分广泛的应用，长时间的运行后通常会存在较严重的腐蚀。本文主要是对金属给水管道的腐蚀机理和现状进行分析，在此基础上探讨高效的控制措施来控制腐蚀，提升给水系统的效率和质量。
关键词：管道；腐蚀原因；防腐对策
引言
目前在我国市政给水管网系统中，球墨铸铁管和钢管是最普遍应用的管材，由于是金属材质，管道易遭受周围环境中各种介质的侵蚀，发生电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀，从而严重影响管网的安全运行和使用寿命。管道防腐的通常做法是在其内外表面进行防腐层涂敷，使之与腐蚀环境隔离，切断电化学腐蚀电池的通路，以达到控制腐蚀的目的。因此，防腐层是管道抵御腐蚀的第一道防线，防腐层技术及其与阴极保护的联合应用是目前已证明有效的管道防腐蚀方法，因此对给水管道的内、外防腐层技术进行研究及总结具有重要意义。
1金属管道腐蚀原因分析
金属腐蚀的本质就是与周围介质发生电化学或化学反应而出现变质或引起破坏。根据腐蚀的机理和现象不同分为不同的类型。按照腐蚀形态来分可分为全面腐蚀和局部腐蚀，按照腐蚀机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀。全面腐蚀是在整个金属表面出现的均匀或不均匀的腐蚀，此类腐蚀危害性不大，易于进行监测和控制。局部腐蚀是在金属表面某一区域的集中腐蚀，这类腐蚀难于监测和控制，容易造成局部破坏为出现重大事故，主要包括裂缝腐蚀、磨损腐蚀、氢脆、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀、半点腐蚀以及点蚀等。物理腐蚀只是金属因单纯的溶解而造成的破坏，化学腐蚀是由非电解质与金属表面发生化学反应而造成的破坏。电化学腐蚀是离子导电介质与金属发生的电化学作用而形成的破坏，在金属给水管道中，以电化学腐蚀为主。处于腐蚀介质中的金属，在其表面因不均匀的化学性质或物理性质而形成腐蚀电池。金属因阳极出现的氧化反应而出现电子溶解，形成离子态而进入到电解质溶液。氧化剂因阴极的还原反应而获取电子出现还原，氧化剂通常是碱性溶液和中性溶液中的溶解氧以及酸性溶液中的氢离子，对于输给水系统而言，主要的氧化剂是溶解氧。金属中电子的传递形成腐蚀电流，电解质溶液中的例子传递形成离子流。
2给水管道防腐对策
2.1环氧玻璃鳞片防腐层
环氧玻璃鳞片涂料是以环氧树脂为主要成膜物，薄片状的玻璃鳞片为骨料，再加上各种添加剂组成的厚浆型涂料，防腐层结构为底漆-鳞片涂料-清漆。玻璃鳞片的加入一方面把涂层分割成许多小空间，固化后收缩率小，大大降低了涂层的收缩应力和膨胀系数，增加了附着力；另一方面大量玻璃鳞片上下交错排列，形成涂层内复杂曲折的渗透扩散途径，使腐蚀介质很难渗透到基材，因此该涂层具有优良的抗介质渗透性及耐磨性。环氧玻璃鳞片防腐层适用于埋地和水下钢质管道的外防腐，也常用于顶管施工中的钢管外防腐，其缺点是钢管焊缝处防腐层固化时间长，受顶管施工工艺及进度限制，在实际操作中焊缝处防腐质量较难保证，但如果采用加温固化，则可缩短固化时间。
2.2电化学腐蚀保护
以输水管道作为电极的阴极，废旧铝管作为电极的阳极埋在横向距给水管道1m、纵向深1m的地方，沿管道轴线每50m设置1个。阳极上用石膏粉作为填包料，从而形成良好的保护器，石膏粉的电阻率很小使保护器流出的电流较大，从而保护器受到均匀的腐蚀。其腐蚀机理为:电极电位较负的废旧铝管与电极电位较正的输水管道在电介质溶液(土壤)中形成原电池作为保护电源，在阳极区带正电的金属离子与土壤中带负电的离子发生电化学作用，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，而作为阴极的输水管从而得到保护。
2.3建立腐蚀监测系统
在研究腐蚀方面，腐蚀监测系统的建立是第一步，能有效发现早期的水质恶化，便于水厂和用户指定对应措施，还能收集水质方面的基本运行数据，以此作为理论依据来展开腐蚀控制。水系统的腐蚀检测主要是从测定和分析水质两个方面开始。影响谁腐蚀性的指标包括溶解性固体、硬度、碱度和pH值等，以此类参数来对腐蚀指数进行计算，分析水的腐蚀性。对于金属给水管道，如钢管、球墨铸铁管和铸铁管，对其硬度、碱度、pH值、导电率、色度、Do、Mg、Fe进行测定。水质分析系统的关键环节是进行水样采集，一般选取用户水龙头和沿途管网为采样点，才去静态取样和动态取样的方式。
2.4HPCC新型防腐涂料
HPCC是一种全粉末涂覆的多组分系统，包括FBE底层、聚合物粘结剂中间层和聚乙烃粉末面层。对比3PE防腐层，HPCC采用全粉末静电喷涂，涂层更均匀，不受焊缝区凹凸影响，可有效防止涂覆过程中出现漏点；HPCC各层间融合性好，没有明显分界线，内应力小，降低了层间剥离，提高了耐阴极剥离性能。此外，HPCC防腐层低温适应性好，尤其适合于寒冷地区管道防腐和施工。迄今为止，HPCC涂层已成功应用于加拿大和美国20多个管道工程中，施工总长度达数千公里，它的涂覆工艺和3PE相似，在我国是非常值得推广的一种防腐技术。
2.5水质控制法
通过化学处理来改善水质，避免微生物腐蚀和电化学腐蚀，这也是先进国家采用较多的一种方法。在腐蚀监测程序的基础上建立腐蚀控制程序：采取负极保护法；对水质环境进行改善，抑制微生物生长，通过去除二氧化碳和溶解氧的方式来提升pH值，以此实现防腐；在水中加入减蚀剂，在金属管道内壁形成致密保护膜，以此避免金属的溶解而达到防腐目的；对水处理消毒工艺进行改进，抑制给水系统内微生物的生长，缓解微生物腐蚀情况，以此避免生成消毒副产物。在其他的腐蚀控制措施方面，还科学设计管网结构和布局，尽量避免“死水”区域的存在，减少水力条件急剧变化情况，以此来保障金属给水管道内部均匀稳定的水流性质。施工阶段提升管道质量，运行中要加强管网维护。提升出厂水水质，保障给水管道内水中生物稳定性和化学稳定性，在城市供水领域可通过外加电源或牺牲阳极保护方法来加强腐蚀控制。
2.6水泥砂浆衬里法
该防护技术是在管道内壁均匀喷涂或涂抹一定厚度的水泥砂浆而成，其防腐机理多样，比如碱性钝化作用、抗渗隔离作用以及回路电阻作用等，可有效抑制金属管道的腐蚀。该内衬是传统的输水管防腐内衬，在供水行业中应用已有近百年，至今仍在大量使用。该技术的原材料来源广，性价比高，工艺成熟，使用寿命长。根据输送水质的不同，内衬选择不同的水泥种类，普通硅酸盐水泥内衬用于输送自来水，抗硫酸盐水泥内衬可用于输送自来水、海水及再生水。该防腐层缺点是水泥砂浆中会有碱性物质析出，引起输送水PH值升高，影响水质以及导致水泥内衬逐渐破坏，这点在通水初期及小口径、低流速管道中尤为明显。
结语
土壤中金属管道腐蚀的原因可以归结为自然腐蚀和电化学腐蚀双重因素。因此，应通过详细勘察调查清楚管道埋设沿线土壤本身的腐蚀情况，在合理选用管材，设计管道表面涂覆方案，精心进行管道施工安装。从长效防腐观点出发，钢管应以高效涂层及电化学联合保护为宜;铸铁管则可采用富锌涂层，外加聚乙烯保护，这些均有发达国家的经验可循。最为重要的是:一要重视埋设给水管道的腐蚀与防护;二要“因地制宜”确定防护对策;三要建立腐蚀监控、监测手段，使给水管道有效的运行、预防腐蚀事故发生，使有限的水资源得到充分利用。
参考文献
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