关于供热管道防腐蚀技术的探索李春凯

李春凯1李国刚2

2.天津理工大学天津300000

摘要：在供热管道使用过程中仍然存在着内壁与外壁腐蚀等问题，影响供热系统安全生产。为了满足供热管道使用需求，在管道施工过程中，应结合供热管道具体的腐蚀类型，应用防腐蚀技术缓解管道腐蚀程度，提高供热管道使用性能，安全供热。

关键词：供热管道；防腐技术；探索

引言

在供热管道施工过程中，通常由于焊口位置二次发泡保温不好，导致环境中的空气和水腐蚀管道。由管道腐蚀所引起的管道泄漏等问题屡见不鲜。因此，在供热管道设计施工过程中，应提高对此问题的重视程度，并注重结合供热管道腐蚀类型，做好供热管道防腐蚀保护工作，以最大化延长供热管道的使用寿命。

1供热管道腐蚀的主要因素

1.1大气环境

水蒸气为大气中的组成成分之一，水蒸气在管道金属表层会凝华，继而产生一层质地均匀薄膜，该薄膜将大气中的各类物质整合在一起，从而使管道金属表发生电化学反应，腐蚀。若供热管道长期被敷设在干燥环境下，此时大多数污染物不会使金属管道出现腐蚀现象[1]；但是一旦管道环境相对湿度在80%以上时，金属管道腐蚀速率就会明显提升。也就是说供热管道敷设环境湿度大，加大其表皮被腐蚀的概率。

1.2土壤环境

土壤中存的缝隙，缝隙中含水量很高且充有气体杂质，基于部分盐类存在水中这一实况，此时水演变成导体的角色。敷设地下的管道周边土壤在性质上存在一定的差异性，所以其对金属材料化学性质的影响程度上也存在差异性。例如，金属表层凹凸不平出现之时，管道内局部金属易形成电力，虽然我们现在供热管道都是有外保温层的，不会直接和土壤接触，但其会驱动带电荷的金属离子渗入进土壤中，这些金属离子会因为存在多余的电子而形成负电压，而未被电离的电子表现出正电压的态势，在这样的局势中氧化还原反应在管道两侧形成[2]。金属管道电子得失以后便会和土壤一起构建一个回路，电化学电流会在该回路内流通，此时土壤便成为腐蚀金属管道的诱因。

2腐蚀类型

2.1内壁腐蚀

水中气体，其直接管道内层、外壁金属接触，发生化学反应，从而使管道内壁形成化学腐蚀。

2.2外壁腐蚀

外壁腐蚀通常在架空或直埋管道位置出现，但是直埋管道化学腐蚀属于整体性腐蚀，化学腐蚀过程局势中，管壁厚度的削减的程度基本均匀体现出匀称性。架空管腐蚀对供热管道整体性能破坏程度处于较低水平上，而直埋外壁腐蚀现象的成因是多样化的，通常是电化学腐蚀。供热管道一般是通过直埋敷设方式进行安装的，在挖沟的过程中，施工人员要注意沟内的石头杂物清理，直接将供热管道埋入沟内，防止聚乙烯外护层受到损坏。

3机理

腐蚀现象外在表现为金属表层与周边物质发生化学反应过程中重量被耗损或者是结构完整性被破坏。供热金属管道发生电化学反应过程中，电极电位相对较低处电子遗失，产生氧化反应；电极电位较高处获得电子，成为阴极。在氢离子与氢氧根离子的双重作用下，Fe（OH）3形成水合氧化铁，即铁锈，长期暴露在空气中和氧气发生了氧化反应，或者是被水中的氧元素侵蚀成为氧化物。

供热管道的腐蚀方式主要有：溶解氧腐蚀、二氧化碳腐蚀以及溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀。其中溶解氧腐蚀是最主要的腐蚀方式[3]。

溶解氧腐蚀反应过程如下：

阳极：Fe→Fe2++2e

阴极：O2+2H2O+4e→4OH-

Fe2++2OH→Fe（OH）2

4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓

从以上反应过程来看，金属阳极溶解会使阳极周围的金属离子浓度上升，与此同时阴极氢氧根离子浓度也会上升，PH值升高。这样，在浓度差异的情况下会使得带电粒子很快扩散，在阴极和阳极之间生成氢氧化亚铁。在溶解氧含量达到一定浓度后，氢氧化亚铁会被氧化生成氢氧化铁，最终导致的结果便是腐蚀加剧，影响供热管道的热量输送。

4供热管道中防腐蚀技术的应用

4.1管道内壁防腐技术

在供热管道施工期间，为了避免管道腐蚀问题，应使用管道内壁防腐技术。即首先，由于供热管道系统中热媒以热水为主，但若热水温度升高，其氧离子扩散速度会随之提高，而后，与铁离子发生反应作用，降低电解质电阻值，造成管道腐蚀现象。为此，需在管道防腐工作中，针对热水是否达标进行检测，且结合供热管道设计标准，适当降低热水中溶解氧浓度，避免管道腐蚀问题的频繁凸显。其次，在管道内壁防腐技术应用时，需将热水pH值控制在合理化范围内，同时，结合供热管道工作状况，实时调整热水温度，且保证热水温度阈值设计的合理性，由此达到最佳的供热管道使用效果。除此之外，在管道内壁处理过程中，做好含有杂质水的清除工作是非常必要的，为此，应强化对其的落实。

4.2防腐蚀涂层

管道外部采用防腐蚀涂层是常用的防腐蚀措施。在管道外部喷涂防腐蚀层使管壁与腐蚀介质隔离开来，能够对管道表面起到隔离效果，降低管道被腐蚀的可能性。常用的涂层分为有机涂层、无机涂层和复合涂层等。有机涂层种类繁多，能够较好地抗酸、碱腐蚀，常用的有机涂层有石油沥青、焦煤油防腐蚀涂层、环氧类涂层、橡胶防腐蚀涂层、聚氨酯防腐蚀涂层等[4]。无机涂层具有不易老化、抗磨、耐腐蚀、耐高温等特点，常用的无机涂层有陶瓷涂层、搪瓷涂层、热喷玻璃涂层、水泥涂层等。无机涂层生产工艺相对复杂，成本较高，需要加强研究降低成本，扩大应用规模。有机、无机复合涂层是使用有机材料与无机材料一起加工形成的涂层，通常具有较好的防腐蚀效果，使用寿命也较长。

4.4电化学保护

电化学保护有两种形式，即阴极保护法和阳极保护法。阴极保护法是将一定量的阴极电流导入管道金属表层，从而使金属表面阴极发生极化电化学反应，其作用是压缩引起钢质管道土壤腐蚀的各类原电池的电位差，使管道形成腐蚀的电流数值接近于零，减少供热管道被腐蚀的几率。阳极保护法的应用原理是使保护对象长期处于反应迟钝的模式中，且其迟钝状态几乎不受外界因素的干扰。这一防腐蚀措施在供热管道中的应用形式是简易化的，可以采用另加电源进行极化反应或者是加入氧化剂的方式，从而达到强化管道抗腐蚀能力的目标，目前该防护方法在供热管道中具有较高的应用频率。另加电流阴极保护就是将一定量的直流电源导入管道原电池中，达到强化阳极的目标，此时电流被迫从土壤内流转到被保护对象上，降低被保护对象结构的电位值，使其远远低于周边土壤环境。阳极保护措施之所以能够在供热管道防腐蚀工作中有较高的应用频率，主要是源于地形地貌等因素不影响该方法实效性发挥的程度。

4.5外部管道的防腐

防止供热系统外部管道的腐蚀，隔绝管道腐蚀条件的形成是重要的，而专业的管道焊接技术是外部管道防腐蚀的基础。外护壳高密度聚乙烯是防水材料，一般不会受到腐蚀，因此钢管的焊接尤为重要。在进行管道相接时，钢管的焊缝技术必须高超，要细致严格的进行焊接点的处理，但聚乙烯外护壳的焊接也需要同样重视；其次，在将供热管道埋设进沟内最大化的清除沟内较大的石块和其它杂物，以防止管道在填入沟时聚乙烯外护壳遭到损坏，增加管道腐蚀速度；再者，通过利用排流导线将金属管道上的杂散电流离子经牵引不经过土壤而经过导线单向地流回电源的负极，也可以有效地保护金属管道不受腐蚀.

结束语

供热管道的安全维护是提高供热系统性能的重要基础。在供热系统停止工作期间，供热管道容易出现腐蚀现象。就当前的现状来看，供热管道腐蚀影响因素众多，如温度因素、土壤环境变化因素等，为了缓解当前供热管道腐蚀速度，应控制供热管道腐蚀现象，运用现代先进的管道内壁和外壁防腐技术，保护供热管道完整性，达到最佳的管道使用效果。

参考文献

[1].耐热聚乙烯为供热管道带来新的活力[J].塑料科技，2016，01：86.

[2]朱宇.供热管道的腐蚀原因与防腐措施探讨分析[J].全面腐蚀控制，2016，06：18-19+80.

[3]朱毅.直埋蒸汽管道中保温防腐及管道设计的问题分析[J].化工管理，2016，21：166.

[4]王琼.河道敷设供热管道防腐问题的研究[J].山西建筑，2016，30：139-140.