新形势下水源地供水管道防腐改造研讨

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摘 要：我国每年的管道腐蚀规模都很大，给我国的经济带来了巨大的损失。所以对水源地供水管道的防腐改造对我国的经济建设与居民生活用水有重大的意义。本文主要针对供水管道腐蚀的危害性、供水管道腐蚀的原因及应对措施三个方面做一个简要的探讨分析。

关键词：供水管道；防腐；危害性；原因；技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.032

1 供水管道腐蚀的危害性

1.1 供水管道腐蚀会影响水质

水是生命之源，水对于人类的生活与城市的建设、经济发展都是不可或缺的。如果供水管道腐蚀的话，管道内部腐蚀会使金属管道生锈、产生污垢，进而会产生很多细菌、病菌，容易繁殖细小的微生物。供水管道腐蚀的话还容易造成管道泄漏，出现漏洞，使管道外面的泥土、不干净的水质、虫子、细菌进入管道。而这些都会使水质的质量和安全受到威胁，使用这些水的人民有可能会感染生病、引发严重的病菌感染问题。

1.2 供水管道腐蚀会降低输水能力

由于管道长期受到水的腐蚀，管道的内部就会产生一种含有污垢、细菌和多种成分的生长环，随着生长环的不断变厚，不仅会影响水质，还会使管道的过水面变窄、过水量变少，从而使供水管道的输水能力降低，无法满足供水区域居民的用水需求。而供水管道的腐蚀使管道产生厚厚的生长环，随着使用时间越来越长，生长环的也越来越后，从而会对水的输送产生阻力，造成供水的压力下降。为了能够保证整个供水服务的水压，就必须采用高扬程的水泵来是水压加大，这样不但事水量漏失造成浪费，而且还有造成电能的高损耗。

1.3 供水管道腐蚀会造成翻新维修成本上涨，浪费人力财力物力

如果供水管道的防腐蚀的施工不合理、技术不到位、养护不到位，造成管道腐蚀、管道使用寿命不长，那么供水管道必然要进行维修或者更换。供水管道的维修更换就要对埋供水管道的路线地面进行开挖，而路面的开挖会严重破坏当地的庄稼的种植或者对当地人民的交通出行带来严重不便，这是对社会产生的一种负面效应。从经济成本、经济效益上来讲，对供水管道的维修更换是一个庞大的工程，开挖、维修、更换、填土等等环节都是一项大工程，需要耗费大量的人力、财力、物力，势必会造成资源的浪费。供水管道的重新翻新的成本是巨大的，所以在供水管道的施工中，采用质量高的防腐蚀的管道材料，采用先进的防腐技术与施工方案是非常必要的，虽然在开始时会使成本高一点，但是能提高供水管道的使用寿命，减少以后的维修翻新概率，这样反而是节省人力财力物力的，更是提高的资源的使用效率。

2 管道的腐蚀的原因

供水系统一般使用的材料钢铁等金属材质，而金属材质制作的供水管道在富含水汽、氧气、灰尘杂质等复合物质的土壤中，随着使用时间越来越长也就越来越容易出现腐蚀生锈的情况。金属腐蚀的原因比较复杂，一般归纳为以下几种原因：

2.1 电化学腐蚀

电化学腐蚀就是指金属物质与电解质溶液接触然后发生电解作用所引起的腐蚀现象。金属在水、潮气或土壤等电解质溶液中，容易产生电化学腐蚀。土壤中含有水、空气、矿物质、砂石、细菌等等复合物质，使土壤有较强的电解质溶液的特征，因此埋在地下的供水管道如果保护涂层被侵蚀磨损掉了，使管道的金属表面在土壤外面的话，就会与土壤中的电解质形成原电池，从而使金属管道发生腐蚀现象。而腐蚀一般是在金属接触到电解质的情况下产生的，而供水管道接触的电解质不仅有原水、处理水、雨水、地下水等等，还包含空气中含有的污染物质，大气中含有的盐雾、二氧化硫、硫化氢和灰尘时会加速腐蚀，而这些因素都会对金属供水管道产生一定的腐蚀作用。

2.2 金属的化学腐蚀

金属的化学腐蚀使指金属与某些物质接触产生化学反应，从而对金属产生破坏引起金属离子的溶解过程。单纯的化学腐蚀使很少的，很多是因为金属与氧气产生氧化反应产生氧化物。这种氧化物附在金属表面，虽然可以对金属起到一种金属保护膜的作用，但是如果产生的氧化物无法覆盖金属整个表面，就会使金属表面的氧化膜变得稀疏多孔、容易剥落，这样就容易对金属管道造成腐蚀作用。

2.3 生物腐蚀

土壤中存在很多微生物、水体中也有很多的细菌，而这些生物也能使供水管道发生腐蚀。生物腐蚀包括生物的机械腐蚀和生物的化学腐蚀。土壤和水体中的微生物对供水管道啮蚀和穿孔，从而对供水管道产生破坏引起腐蚀。而微生物的化学腐蚀则例如微生物的新陈代谢会产生新的物质，这些新陈代谢物会使金属生锈、霉化、掉色、变质，使金属管道腐蚀。

2.4 其他腐蚀

供水管道的腐蚀原因复杂多样，除了上述几种主要的原因外，还有一些其他的原因。比如由于物理溶解作用引起的物理破坏、物理腐蚀；由于雷雨天气闪电的电流作用，使金属与电解质发生电解质作用，从而导致管道的腐蚀。供水管道腐蚀的情况是多样的，也是多种因素综合作用导致的。

3 水源地供水管道防腐方法

3.1 选用耐腐蚀的管材

供水管道的是否耐腐蚀，很大一部分取决于供水管道材料的选择。材料选择得当的话，供水管道耐腐蚀能力强、管道的使用寿命也长。但是如果供水管道的材料选择不当的话，如果这种材质就是容易生锈腐蚀，就算防腐技术再好的话、那么供水管道还是容易腐蚀、供水管道的使用寿命也不长。所以选用耐腐蚀的管材是防止水源地供水管道腐蚀的基础。

3.2 管道清理污垢

如果对旧的腐蚀了的管道进行大规模的更新的话容易给城市造成比较大的破坏，给人们的交通出行带来不便，而且花费的人力物力财力也是巨大的，而没有达到使用寿命期限的管道更新遗弃的话会造成资源的浪费，因此对旧管道的防腐工作特别重要。所以对于旧管道，对其采取清理污垢的措施，既能有效地解决供水管道防腐问题、提高管道使用寿命，还能减少资源的浪费、降低成本。管道清理的主要技术方法有以下几种：

3.2.1 高压射流法

高压流射法的原理就是采用高压水，靠喷水向后射出产生向前的反作用力，从而对管道冲洗产生一个压力，迫使管道内壁的腐蚀物、污垢能够剥落、打碎，从而随水一起流出排掉。这种方法主要适合中小管道，使用直径小的喷头靠近管道清洗的除垢效果更好。

3.2.2 机械清洗

当供水管道里的污垢太厚、或者附着力很强，无法用水进行冲洗清理，此时就应该采用机械刮出。如果是中小型的管道，可以采取机械清洗法。首先用切削环对管道里的污垢层刮出一条一条深深的痕迹，这样使刮管环能够更容易地对管道里的污垢层刮除，用刮管环刮除污垢之后，就是用钢丝刷对供水管道内壁进行一个擦磨刷干净残余的污垢，对管道污垢进行最后的清理。如果是直径比较宽的供水管道，则可以采用锤击敲打式的方法对管内污垢进行锤击敲打，使供水管道内部的污垢腐蚀物能够击碎脱落，最后达到清理污垢的效果。

3.2.3 弹性冲管器法

弹性冲管器法是使用专门的充气工具，对供水管道进行污垢附着物的清理的一种方法。弹性冲管器法可以根据锈蚀物、污垢附着物的厚度、种类等具体情况从而选取不同种类的充气工具、清管器，不仅可以将管道里的顽固的污垢、腐蚀物等各种附着物进行有效的去除清理，而且可以对新埋入的还未正式通水使用的供水管道进行正式通水前的进行清除工作。这种清理污垢腐蚀的方法非常节水高效，适用的管道范围比较广、适合多种口径的管道清理工作，而且清理的管道长度也是比较长的，短的可以达到几十米、长的甚至可以达到几千米。而且这种充气工具不仅适用于直线管道清理工作，而且可以无障碍地对任何角度的阀门和拐弯的管道进行长距离地清理。这种管道清理方法最大的不足就是在国内没有与之相配套的衬里措施。

3.2.4 空气脉冲法

空气脉冲法的原理是利用压力的变换使管道内部的附着物与管道松落剥离以达到清理效果，这种方法在城市供水管道中的内壁除锈除垢别适合。

3.2.5 酸洗法

酸洗法就是将一定浓度的酸性溶液等酸性物质放入供水管道中，浸泡一定时间后供水管道的锈蚀和水垢将自动溶解脱落，已达到清理供水管道的目的。就跟我们平时用醋清洗水壶中的污垢是同一个原理，污垢中含有很多碱性成分，酸碱中和发生化学反应就会使水垢溶解脱落。水垢中含有钙镁碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及铁等多种化学物质，酸性物质与垢污接触产生化学反应生成二氧化碳和氢气，很多难溶的污垢化学物质则会被酸性溶液溶解成为松散的残渣物质，最后随着水流冲刷清理掉。

3.2.6 脱脂法

脱脂法是去除金属管壁上的油脂的一种处理方法，以达到清除氧化物、锈蚀物、油脂和污垢的效果，包括浸渍法、灌洗法、擦拭法、喷淋法。口径小的管道可以用浸渍法，口径大的管道可以用灌洗法，而对于面积较大的金属表面，可以采用擦拭法与喷淋法。脱脂法还应该在表面形成一定的粗糙度与光泽度。

3.3 防腐涂层、管道内衬法

如果供水管道清洗污垢后不涂衬防腐涂料的话，供水管道再次腐蚀的速度会很快，这样以后又得经常对供水管道进行清理，耗费人力财力物力、而且也会使供水管道的使用寿命缩短。所以旧的供水管道清洗污垢后，应该在管道内壁涂上防腐涂料，常用的防腐工艺有以下几种：

3.3.1 水泥砂浆衬里

水泥砂浆是一种水泥、沙子和水混合在一起的复合物质，水泥砂浆衬里粘合力强，能够与管道内壁紧紧地结合在一起，具有结构稳固牢靠的优点。水泥砂浆衬里金属管光滑，因此能够对供水管道起到很好的物理性的保护作用，而且还能防止供水管道腐蚀，因为水泥与金属管壁接触，可以形成很高的pH值。

水泥砂浆衬里应该严格按照水泥、砂石和水的比例进行配比，衬里的厚度也应该严格把控，不应太厚影响水道的输水能力、也不够太薄影响水道的防腐效果。而衬里的施工过程也应该严格进行监督，严格按照施工要求进行衬里，严格检测衬里的变形情况、内壁结露与积水情况，使水泥砂浆的坍落度与抗压强度在施工标准内。

3.3.2 环氧树脂涂衬法

环氧树脂具有力学性能高、 附着力强、 固化收缩率小、工艺性好、优良的电绝缘性、 稳定性好、耐热性好等特点。环氧树脂涂衬法通常是将环氧树脂和硬化剂混合制成反应型树脂，这种反应型树脂形成的涂膜具有比较良好的物理性能与化学性能，它的粘合性强、介电性能良好，而且坚固耐用、稳定坚硬、具有良好的柔韧性，对碱性物质和大部分的溶剂也比较稳定，能对供水管道起到良好的防腐保护作用。环氧树脂的涂层厚度只需要1mm就可以达到防腐的要求。如果使用硬性环氧树脂涂衬，只要经过两个小时的养护，然后清洗排数就可以将管道正常投入使用。

3.3.3 内衬软管

内衬软管就是在供水管道的内侧套入一个管子，形成“管中有管”的防腐作用，防腐效果明显。主要有反转衬法、“袜法”、滑衬法及用Poly-Pig拖带聚胺脂薄膜的方法等。内衬软管，一般采用具有环氧树脂衬里的管材。这里主要对HDPE衬管进行一个简要的介绍。

HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，又叫高密度聚乙烯，具有耐酸碱、耐有机溶剂、电绝缘性优良，韧性好、硬性强等特点。HDPE衬管具有“耐腐蚀、耐磨损、保温、低摩阻、不结垢、长寿命”的特点，内衬于主管道后，隔离了介质对金属主管道的腐蚀，降低了因管道腐蚀造成泄漏的可能性。使用HDPE管内衬法，可以延长供水管道的使用寿命，HDPE衬管的使用寿命可达50年，还可以降低供水管道的更新成本、降低管道维护费用和社会赔偿。主管道内衬HDPE管后形成的“复合管道”可以提高供水管道的整体性能，增强供水管道的承压能力与抗冲击能力，能够防止管道的变形与错位、避免泄漏事故的发生。

3.4 采用阴极保护设计

阴极保护是电化学保护的一种，就是对金属事假一个电流，使金属变成阴极，促使金属腐蚀的电子移位得到抑制，从而使避免金属的腐蚀、或者降低金属的腐蚀速度。阴极保护主要有阴极保护和阳极保护两种方法。在埋地钢质管道防腐工作中，经常会采用防腐涂层与牺牲阳极法阴极保护的方法对管道进行防腐保护工作，这种结合使用的方法在实际工程中运用广泛、而且效果良好。

3.5 细节注意要点

在供水管道的防腐过程与防腐工艺中，需要注意很多细节。如果忽略了某一个细节，没有很好地处理好这些细节问题，那么同样会造成很严重的供水管道腐蚀问题。供水管道表面进行了防腐涂层后，应该最好包扎防水卷材，如果是两道防水卷材的话，两道防水卷材的缠绕方向宜相反，而且卷材与管道以及各层卷材间粘贴牢固，表面平整，无皱折、空鼓、滑移和封口不严等缺陷。供水管道的接头及拐点更是敏感地方，在对接头弯曲处的污垢处理、防腐涂层、焊接处理、放置埋土等都要更加小心谨慎，确保这些容易成为盲点、容易出问题的地方都能够做好防腐细致工作。供水管道容易发生泄漏的部位主要是砂眼和管道接头焊口处，对这些容易发生泄漏的地方可以用木塞进行堵漏并在外加焊螺母或盲管。已做好防腐层的管道及设备之间要隔开，不得粘连，

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以免破坏防腐层。管子在吊运时，应采用软吊带或不损坏防腐层的绳索，以免损坏防腐层。管子下沟前，要清理管沟，使沟底平整，无石块、砖瓦或其它杂物。上层如很硬时，应先在沟底铺垫100mm松软细土，管子下沟后，不许用撬杠移管， 更不得直接推管下沟。防腐层土的一切缺陷，不合格处以及检查和下沟时弄坏的部位，都应在管沟回填前修补好，回填时，宜先用人工回填一层细土，埋过管顶，然后再用人工或机械回填。细节决定成败，只有在细节上也做到精益求精，那么防腐工作才能做的扎实可靠。

4 结语

供水管道是我国管道建设中的重要组成部分，它为我国城市的生产与建设输送工业用水及居民生活用水，对我国的城市建设与居民日常生活产生深远的影响。供水管道的腐蚀会给人们的生活以及城市的建设发展带来很大的不便，而且会给我国的经济带来巨大的损失。因此水源地供水管道的防腐工作还需要进一步的开展进行。

参考文献：

[1]陈瑞玲.内衬HDPE管修复旧管道技术的探讨[J].建材与装饰（下旬刊），2007（12）.

[2]李丽，石玉东.市政给排水施工中HDPE管施工工艺[J].黑龙江科技信息，2013（07）.