供热管道的腐蚀原因及防腐措施

靳勇

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

供暖管道主要用于帮助建筑物抵御冬天的寒冷温度。虽然供暖管道在夏季会停止使用，但大部分铺设在地下，因此无论是否处于工作状态，供暖管道仍可能面临随时损坏的危险，其中最严重的是腐蚀的威胁。

1 供热管道腐蚀的危害性分析

供热管道的腐蚀会显著增加其内壁的粗糙度，从而导致流量减少。在恶性循环中，更多的沉积物腐蚀和管道外包装可能导致供热管道堵塞，从而影响正常的冬季供暖。由于管道腐蚀，管道壁上沉积的壁厚很容易不均，由于壁厚减小和管道壁部分压力不均，管道寿命缩短，从而增加了加热期间管道破裂的风险因此，必须注意供热管道腐蚀的危险，确保及时维护和保养管道。

2 热水供热管网的腐蚀及其原因

2.1 供热管道的外腐蚀

首先，土壤对供热管道有一定的影响。对供热管道铺设情况的深入分析表明，对于室外供热管道，只要供热管网绝缘和油漆工作顺利进行，一般不会出现严重腐蚀问题。但是，在目前的供热管道安装过程中，许多供热管道在铺设后会在不同程度上暴露在地面上。在这种情况下，由于土壤中的杂质较多，管道容易受到一定程度的影响，从而增加了腐蚀的风险。深入分析表明，土壤对供热管道的影响有多种表现形式：①土壤温度。一般而言，当土壤温度升高时，电化学反应在不同程度上加速，而电化学反应在管道中引起不同程度的腐蚀，反应加速，腐蚀速度显提高；此外，地面温度的升高在一定程度上影响管道的电阻率，而电阻率的变化在不同程度上影响管道的腐蚀；②土壤盐含量。物理研究表明，土壤中盐的存在与电导率呈正相关，因此在放置管道的位置测量盐的存在时，管道的腐蚀速度会显著提高；③土壤中的水和气体含量。当管道铺设在地下时，土壤中的盐含量不仅会对管道产生一定的腐蚀性，而且水和气体含量也会在一定程度上影响管道的腐蚀，土壤中的水含量与气体含量相互作用，从而产生明显的负关系。在这一过程中，一旦土壤中的水和天然气含量达到相容的水平，两者之间的腐蚀就会最大化，特别是在干燥和潮湿条件不稳定、湿度和气体不断变化以及管道腐蚀急剧增加的土壤中。此外，电流可能会对加热管道产生不同的影响。通常，如果绕着绕线的管有电力传输方式，则不同大小和方向的电流会显示在楼板上；如果绕着管或接地装置切断电源，则大量或少量的电流也会显示在楼板上。对这些流量进行的深入分析表明，大多数流量是连续的，有时一小部分流量相互交叉，但无论如何都会导致管道腐蚀，并影响热水系统的使用寿命。

2.2 对内腐蚀

至于内部腐蚀，腐蚀的主要原因是管道内部与加热环境之间的摩擦引起的电化学反应，尽管加热通常是通过水或蒸汽进行的。因此，在加热过程中，由于持续生产溶解氧，对供热管道的腐蚀作用非常大。与此同时，由于供热管道中溶解氧不易分散，供热管道中溶解氧浓度增加，管道腐蚀越来越严重，更糟糕的是运行不正常。此外，由于供热管道使用pH在6～9之间的工业用水，溶解在水中的氧气增多，加速了供热管道的腐蚀，大大缩短了其使用寿命。供热管道中使用的加热环境通常是热水如果温度过高，能量和水的氧含量就会增加，氧离子也会增加，从而有效促进铁离子的增加，降低供热管道中的阻力，侵蚀供热管道。此外，在供热管道中，热水流量也会增加氧离子，并在一定程度上促进氧离子的传播，形成腐蚀管道的腐蚀性物质，从而对管道的腐蚀产生一定影响。与此同时，热水流量的速度和由此产生的腐蚀的去除加剧了供热管道中的腐蚀。在供热管道运行过程中，由于热水盐含量随时间增加，管道内的电导率可能会提高，从而导致管道的某些腐蚀。与此同时，由于管道中存在其他溶解气体，这些气体在热水管道内不断移动，导致溶解气体的化学变化和供热管道的腐蚀。例如，热水含有某些物质，如氧离子、碳离子和相应的硫化氢，因此二氧化碳，甚至某些腐蚀性化学物质，会随着两种电流的变化而形成，从而加剧管道中的腐蚀。

2.3 管道热水介质导致腐蚀

供热管道主要由热水供给，因此管道内水温升高会提高反应的活化程度，从而使热水中氧气含量增加，金属表面氧气扩散加速，铁离子扩散增加。许多实验研究表明，溶解氧浓度保持不变，但随着温度升高，管道腐蚀加速，热水的沸腾状态是管道腐蚀最严重的时期。此外，热水速度可能会影响管道的腐蚀程度。热水流量越快，含氧离子的扩散速度就越快，水流越快，腐蚀性物质就越多，暴露了已经腐蚀的管道内壁，增加了供热管道的腐蚀。

2.4 杂散电流导致腐蚀

地面上有许多方向和大小不同的电流，可能来自电力运输或地下电缆接地装置。土壤中的泄漏电流通常可以分为直流电和交流电，这可能对供热管道的外墙产生重大影响，甚至加剧其腐蚀，如图1所示。

图1 供热管道外墙腐蚀

3 供热管道的防腐措施分析

3.1 内管道防腐措施

必须要加强供热管道的内管道防腐蚀能力，确保供热的水质符合规定标准，而这也是提高供热管道防腐蚀能力最为有效的途径。应该降低供热水质的溶解氧浓度，并对pH进行有效地控制。热水的温度应该在满足供热需求的前提下，进行合理地控制，尽可能避免超过腐蚀临界温度值。当供热系统停止工作时，应该对供热管道内的热水进行清理，避免水中的杂质在夏季供热系统停止使用的期间对供热管道造成腐蚀影响。应该加强供热管道中水杂质等各方面参数的检测力度，这样可以更有针对性地对供热管道内的腐蚀问题进行控制，可以在热水中加入一些软化水，也能够起到良好的保养供热管道的作用。

3.2 管道外壁防腐措施

管道外墙养护措施多种多样，有保护直埋管道、电化学养护技术、选择合适的加热参数、中国供热管道中主要使用的垂直涂层等三种方式，管道由保护管组成在外保护管和工作钢管焊接过程中，如果焊接不到位，容易出现腐蚀问题，当然也受环境因素的影响，因此必须在干燥环境中焊接，其次，放置管道的位置必须清洁，不能有裸露的石头。电气化学保存技术主要是通过阴极保护合理调节管道温度层的温度，即通过阴极电流穿过要保护的金属，使金属偏振光，使金属偏移选择合适的加热参数也可以产生更好的防腐蚀效果。一般来说，当加热系统的水温超过100℃时，温度层中的水就会流失。加热系统温度过高，管道内壁腐蚀加速，因此加热人员应合理调整加热参数，并在合理范围内进行控制。

3.3 研发新材料

改善供热管道的养护，需要提高供热管道的使用率。①改变原有供热管道的化学成分，优化管道的组成，提高自身的耐蚀性；②开发了新材料，一方面有助于提高加热性能，另一方面具有很强的耐腐蚀性能。其中，双层融合环氧粉末技术是我国热管研发的新方向，取得了一定的科研成果。在液体树脂循环技术的研发领域，我们正在加大对这一领域的科学投入，努力使供热管道新材料的研发与全球发展水平相一致。在研究和开发新材料方面，国家应提供适当的财政支助，以确保研究和开发资金仍然足以刺激研究人员的工作。

3.4 电化学反应的角度来改善管道受到腐蚀的环境

通过改变阴极情况控制管道的运行环境，并开展室外热球保护工作。一般来说，保护阴极管道需要确保电流通过适当的阴极电流，从而使电流在金属上两极分化，在这种情况下，管道的金属外壳会出现负电偏移，从而降低金属管道的溶解速度。该防腐蚀措施一般适用于天然气长距离输送，供热管道防腐蚀保护仍处于研究阶段，供热人员必须根据实际防腐蚀作业进行研究。此外，许多研究和实践表明，由于加热管道对温度敏感，只要加热参数符合防腐蚀控制，就可以根据其实际操作选择适当的加热参数。

4 结语

总体而言，无论是在管道铺设设计、管道使用还是对外部环境的反应能力方面，仍有许多工作要做，以提高供暖系统中供热管道的维修能力。我们需要深入分析供热管道腐蚀的原因，采取有力措施，有效提高供热管道的整体安全性和可靠性。