城市给水管网腐蚀机理及防护措施.pdf
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1、2 0 08正 第 3期 麓 Pi pe l i ne 技 术 Te c h ni q ue 设 各 Eq ui p me n t 2 0 0 8 No 3 城市给水管网腐蚀机理及 防护措施 杨宏涛 , 丛苹, 周荣敏 ( 郑州大学环境与水利学院, 河南郑州4 5 0 0 0 1 ) 摘要: 针对给水管道腐蚀的危害性, 从给水管网腐蚀机理出发, 提 出可通过提高出厂水质、 加强管网水质监测、 采用非 金属管材、 管道涂衬、 阴极保护、 加缓蚀剂、 高压水射流清洗等措施, 控制给水管网的腐蚀, 以提 高给水管网的水质, 防止管 网水质 的二 次污染。 关键词: 给水管网; 腐蚀机理; 措施 中图
2、分类号: T U 5 0 3 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 0 8 ) 0 3 0 0 5 0 0 2 M e c h a ni c s o f Co r r o s i o n o n Pi pe Ne t wo r ks o f W a t e r S up pl y a nd Pr e v e nt i o n M e a s ur e s YANG Ho n g t a o , C ONG P i n g , Z HOU Ro n g rai n ( S c h o o l o f E n v i r o n me n t a n d Wa
3、t e r C o n s e r v a n c y o f Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y, Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ag a i n s t t h e h a r mf u l n e s s o f t h e c o r r o s i o n s o f p i p e n e t wo r k s f o r wa t e r s u p p l y , i t p u t s f o r w a r d ma n y me a s u
4、r e s f r o m t h e a ng l e o f me c h a n i c s o f c o rro s i o n, s uc h a s i mpr o v i ng t h e q u a l i t y of wa t e r,r e i n f o r c i ng t he wa t e r q ua l i t y mo ni t o r i n g of p i pe n e t wo r k s, u s i n g n o n m e t a l p i p e s , p a i n t c o a t ,c a t h o d i c p r o
5、t e c t i o n , a n d p ip e w a s h i n g , t o r e d u c e t h e c o rr o s i o n a n d u p g r a d e t h e q u a l i t y o f w a t e r s u p p l y a n d p r e v e n t s e c o n d a r y wa t e r p o l l u t i o n Ke y w o r d s : p ipe n e t w o r k s of w a t e r s u p p l y ; m e c h a n i c s o
6、 f c o rr o s i o n ; m e a s u r e s 0 引言 管道腐蚀是造成管网水质二次污染的主要原因, 不仅可能 导致管网水的浊度、 色度、 细菌种类和数量、 有毒重金属含量等 水质指标恶化, 而且可能引起管壁变薄及穿孔漏水 , 缩短管道 使用寿命 , 降低管道输水能力和增加输水能耗等 。从引起管 道腐蚀的机理出发, 提出通过采取防腐措施, 可有效防止供水 管网腐蚀的形成, 提高给水管网水质。 1 给水管道的腐蚀机理 1 1 电化学腐蚀 金属管道的内腐蚀首先是电化学腐蚀 的过程, 并受阴极过 程控制 。以钢管为例, 阳极过程中, 铁以离子形式进入水中, 同时将电子留在
7、金属中; 水中 H 和氧吸收电子被还原而产生 吸氧或 析 氢腐 蚀。在管 壁 生成 F e( O H) : , 进一 步 氧化 成 F e ( O H) , 附着于管壁面。主要的反应式如下: F e F e 。 +2e一 0 502+H20 +2eu 20H 一 2 H +2eu H2 F e +2 0H一 一 F e ( 0 H) 。 4 F e ( o H) 2 + 0 2 + H 2 0 F e ( O H ) 3 1 2 微 生物腐蚀 给水系统存在铁细菌、 硫酸盐氧化( 还原 ) 菌、 黏液异养菌 群、 硝酸盐氧化( 还原) 菌等微生物 , 它们往往直接参与和干扰 腐蚀过程 , 形成微
8、生物腐蚀, 其中最常见的是铁细菌和硫酸盐 氧化( 还原) 菌和黏液异养菌群。 收稿 日期 : 2 0 0 71 1 2 8 收修改稿 日期 : 2 0 0 71 20 5 铁细菌是一种特殊的营养菌类, 它依靠铁盐的氧化, 以及 在有机物含量极少的清洁水中, 利用细菌本身生存过程 中所产 生的能量而生存。由于铁细菌在生存期间能排出超过其本身 体积 4 9 9 倍的 F e ( O H) , 所以有时能使水管严重堵塞; 另外, 铁 细菌又常在管内壁附着生长形成结瘤 , 形成氧浓差局部腐蚀。 常见的参与金属腐蚀的铁细菌为: 嘉氏铁柄杆菌属 G a l l i o n e l l a、 铁细菌属 C
9、mo t h r i x 、 纤毛菌属 L e p t o t h r i x 、 球衣菌属 S p h a e rot i l u s 及鞘铁细菌 S i d e r o c a p s a 不同属的铁细菌其特性不同, 适宜的生 长条件及影响因素各有差别 , 因此, 需要对不同管路进行针对 性的研究, 有针对性地提出腐蚀控制策略。 硫酸盐氧化( 还原) 菌一种腐蚀性很强的厌氧细菌, 它常存 在于管内壁上, 在没有氧气的条件下 , 在金属管道电化学过程 中主要在阴极起极化剂作用 , 能反硫酸盐还原成硫化物, 这样 就加快了管道的腐蚀结垢速度。据报道 , 在铁、 硫细菌参与 下的腐蚀速度会增大
10、3 0 0 5 0 0倍。 黏液异养菌群主要是通过菌群的代谢形成黏泥或管垢 , 为 硫酸盐还原菌提供厌氧环境 , 同时可降低水质或造成管道堵 塞。在各个领域有报道的黏液异养菌包括节细菌属 A r t h r o b a c t e r 、 奈瑟氏球菌属 N e i s s e r i a 、 芽孢杆菌属 B a c i l l u s 、 黄杆菌属 F l a - v o b a c t e r i u m、 不动细菌属 A c i n e t o b a c t e r 、 库特氏菌属 K u r t h i a、 微 球菌属 Mi c r o c o c c u s 、 葡萄球菌 属 S
11、t a p h y l o c o c c u s 、 棒状 杆菌属 C o ryn e b a c t e r i u m 真菌包括镰孢属 F u s a r i u m、 毛霉属 Mu c o r 、 青霉 属 P e n i c i l l i u m、 曲霉属 A s p e r 6 1 1 u s 、 黏帚菌属 G l i c l a d i u m、 链格孢 Al t e r na r i a 1 3 水质 的影 响 1 3 1 p H 值 维普资讯 第 3期 杨宏涛等: 城市给水管网腐蚀机理及防护措施 5 1 p H值呈中性时, 腐蚀速度不受 p H值影响; p H值偏酸性 时,
12、 发生放氢反应 , 腐蚀速度加剧; p H偏碱性时, 腐蚀速度 随 p H值增加而减小。p H值发生变化时, F e ( O H ) 。 部分脱水生成 铁锈( F e O 。 H : O) 沉积于管壁, 由于 F e : O 。较松散 , 故对管壁 不会产生致密保护层。 1 3 2 水 中溶解性物质 水中溶解性固体 ( T D S ) 增加 , 其导电率增加, 局部电流也 增加, 同时腐蚀产物离开金属表面, 会导致腐蚀速度加快。水 中溶解的离子对管道的腐蚀也有影响, 其中水 中溶解的阳离子 为 c u 、 F e 等氧化性重金属离子时, 则对阴极极化过程有害; 而 c a 、 z n 、 F
13、e 则产生防蚀作用。如果水中含 C a 、 Mg 盐较多, 由于水中的重碳酸钙在钢表面形成碳酸钙膜, 阻止了 溶解氧的扩散, 所以腐蚀性小。c l 一 等卤族元素是产生点蚀和 应力腐蚀的原因之一, S O ;或 N O 3-比 c l 一 影响小, P O ; 一 、 s i o ; 等有缓蚀作用。另外 , 水中溶解氧的消耗也会加快管道的腐蚀 速度。 1 4流速的影响 腐蚀速度开始随流速增加而增加, 这是由于管壁表面溶氧 增多 , 加快阴极吸氧速度。当流速增加到一定程度 , 氧到达管 表面的速度可建立起氧化条件, 使钢铁钝化, 腐蚀速度急剧下 降。直到流速增加到更高, 出现机械破坏表面保护层,
14、 腐蚀速 度重新增加。 1 5 温度的影响 研究表明: 在敞口体系中, 温度在到达 8 0前 , 腐蚀速率 随温度升高而增加, 后又逐渐降低; 而在封闭系统中, 腐蚀速率 随温度升高而不断增加。 2 给水管道腐蚀 的防治措 施 2 1 提高 出厂水质 提高出厂水质是控制给水管道腐蚀的根本途径 J 。每种 水都具有腐蚀性 , 其强弱与水的理化特征和所接触材料的表面 性质有关。一般情况下, 与水质恶化有关的腐蚀主要受生物过 程调控 , 可对消毒工艺和消毒类型进行调整。氯仍是 国内主要 的消毒剂, 在使用氯进行消毒处理时, 应注意两种错误的倾向: 一 些水厂没有对 出厂水进行消毒 , 因此即使出厂水
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