既有建筑空调管道腐蚀情况的研究和分析

张 华，岳 鹏，陈银龙，蔡怡桦（上海建科检验有限公司， 上海 201108）

自 20世纪以来，我国建筑迅猛发展，截至 2018 年 12月，我国既有公共建筑面积已超过 600 亿 m2。大规模工程建设放缓，进入建筑存量的时代。在这种形势下，许多建筑面临着设备老化、功能改变的问题。特别是在既有建筑的空调管道方面，目前尚未有明确的标准和规范进行指导，因此一旦空调因为长期运行导致管道腐蚀而未及时更换，导致管道冷水泄露甚至是出现大规模的爆管[1]，将严重影响到建筑的正常使用，进而影响人们的日常生活。

1 管道相关检测方法研究

2012 年，住房和城乡建设部组织编制了《城镇排水管道检测与评估技术规程》，针对既有城镇排水管道及其附属构筑物的检测与评估进行了规范指导，主要针对电视检测、声呐检测、管道潜望镜检测等管道检测方法进行了概述，同时对给排水管道的评估方法进行了规定。2018 年，国家能源局组织编制了《钢质管道及储罐腐蚀评价标准 第一部分：埋地钢质管道外腐蚀直接评价》，对石油行业埋地钢质管道的外腐蚀的评价方法进行了系统的规范。上海市制冷学会 2017 年学术年会上，某机电咨询公司对既有建筑中空调水系统管道的评估方法作了探讨，着眼于水系统的水质检测、管道壁厚检测、水压试验等方法，同时也对锈蚀原因进行了分析。目前国内针对管道的研究主要集中于大型钢质管道腐蚀的检测评价，包括腐蚀的主要影响因素和损伤形态、主流的检测方法原理及主要特点、层下腐蚀新的解决方案、腐蚀的保护措施、管道机器人研发、内管道除锈技术处理等方面。当前的研究主要针对城镇排水、石油化工以及供暖干管等大型管道，对于空调水系统管道，尚缺乏统一的检测、评估和改造标准。

2 案例概况及检测项目

本文选取的案例项目位于上海市杨浦区，为商业建筑项目，项目共 9 幢建筑物，分为一期和二期，地上建筑面积约 10 万 m2，地下建筑面积约 5 万 m2。项目设置集中中央空调系统，采用某品牌的冷水机组作为系统的冷源，热源采用热水锅炉，均设置在地下室二层机房内，末端采用空调机组、风机盘管、散热器等设备，空调水管采用四管制。空调冷冻水管道由地下 2 层冷冻机房引出，经过 DN500 的无缝钢管供水总管供到各个建筑。

项目空调系统建于 2006 年，目前已经运行近 14 a，由于部分楼栋通信机房要求 24 h 供冷水，制冷系统需全年不间断运行，对于系统设备及管道的安全可靠性要求较高。

为确定及评估案例项目空调水管的运行情况，参考了SY/T 6151—2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》。按照 SY/T 6151—2009，腐蚀缺陷的测量可采用卡尺、直板尺、卷尺、超声测厚仪及其他测量仪器等方法进行。腐蚀坑深度测量应准确测量腐蚀坑深度，对连片的腐蚀坑应测量最深部位的深度。管道按照腐蚀坑相对深度进行计算，计算公式如式（1）。

式中：A—腐蚀坑相对深度；

d—实测的腐蚀区域最大腐蚀坑深度，mm;

t—管道公称壁厚，mm。

管道腐蚀损伤评定按照表 1 所示进行：当A≤10% 时属于第 3 类腐蚀；当 10%＜A≤80%，属于第 2 类腐蚀；当A＞80%，属于第 1 类腐蚀。

表 1 管道腐蚀损伤评定类别划分

3 案例项目检测方案及结果分析

3.1 管道壁厚检测方法确定

采用超声波测量管道壁厚损失量，获得管道壁厚最大坑深或最小剩余壁厚数据，供管道安全评价使用。

超声波测量前要求被测金属表面基本光滑，无杂物。测量时在探头和金属表面间涂敷声阻抗大的耦合剂，减少声波泄漏损失，并施加适当压力。每个测试位置尽量在互相垂直方向各测一次，为避免偶然误差，同一位置应重复读数3～5 次。

3.2 检测区域及检测位置选择

现场测试主要针对案例项目一期的 4 栋建筑及地下部分进行，考虑现场冷冻水管道保温良好，测试时需破坏保温层，工作量较大，项目初步考虑进行 30 个部位的管道壁厚的检测，主要考虑选取平时运行压力较大的较为重要的主管，现场已经出现凝结水的部位，且尽量覆盖到不同的楼栋和区域。

由于管道材质均一致，考虑到底层静压较高，同时离水泵越近压力越高，主干管破损的危害程度高于支管，供水管压力比回水管压力高，且走向一致，因此此次抽查冷冻水供水水管，且抽检以主管道为主。初步选取如下部位。

（1）地下 2 层冷冻水供水水管的 12 个部位，即部位1～12。

（2）制冷机房内冷冻水供水水管的 10 个部位，即部位13～22，具体位置详见图 1。

图 1 制冷机房内冷冻水供水水管检测部位布置图

（3）一期建筑空调机房内冷冻水供水立管和进机组支管共 8 个部位，即部位 23～30 具体位置详见表 1 。

表 1 一期建筑冷冻水管检测部位布置表

对于选定的部位，径向方向选取约 200 mm 长度的管段部位，剥开保温层，在首尾及中点位置进行布点，管道环周 360° 的 8 等分点进行布置测点。这样每个检测部位需要进行 24 个点位的厚度检测。

3.3 现场检测情况

在现场对冷冻水管道进行管道壁厚测试时发现，冷冻水管道的保温层破损较多，且在管道与保温层直接形成了结露，特别是地下 2 层区域。破开保温层后可以发现，管道外壁普遍存在锈蚀的情况。

3.4 管道壁厚检测结果

现场测量得到 30 个部位的管道壁厚，结果如表 2 所示。

表 2 冷冻水管道壁厚检测结果一览表

因案例项目时间久远，提供的图纸上未找到相关部位管道的设计规格，因此表 2 中的标准厚度为参考《实用供热空调设计手册》（第二版）[2]中规定的厚度所确定。

由测试结果可以看出，检测部位编号为 5、10、14、23的管道测得的壁厚略大于查询的公共壁厚，考虑测量误差的存在以及管道实际规格与手册规定的厚度未必相同，判断这4 个部位的管道为腐蚀不严重，可以继续使用。

检测部位编号为 1、3、7、11、12、13、21、22、24、27、29 共 11 个部位的管道计算得到腐蚀坑相对深度均≤10%，因此判断为第 3 类腐蚀，腐蚀程度不严重，能维持正常运行，但需要监测使用。

检测部位编号为 2、4、6、8、9、15、16、17、18、19、20、25、26、29、30 共 15 个部位的管道计算得到腐蚀坑相对深度A位于 10%～80% 范围，因此判断为第 2 类腐蚀，腐蚀程度较严重，应及时制订修复计划或降至安全工作压力运行。

4 结 语

通过在一栋已运行近 14 a 的既有建筑中开展了空调冷水管道腐蚀情况的现场实测研究，测试结果如下。

（1）现场冷冻水管道橡塑保温破损较多，管道与保温层间直接形成了结露，加速了管道的腐蚀。建议及时对保温棉进行修复，以减缓冷冻水管道的腐蚀。

（2）经过现场实测，项目空调系统冷冻水管道运行安全情况较为良好，需进行监控使用，建议密切关注管道的运行状况，每 3 年进行一次腐蚀情况的评价，以确保系统安全运行。

（3）地下 2 层的管道腐蚀情况更为严重，建议加强机房的通风换气，以减缓管道的腐蚀情况。

通过对一个既有建筑空调管道腐蚀情况的实测研究发现，采用壁厚测量方法需要对管道保温进行破坏，完成测试后又需要再次恢复管道保温，现场工作量很大。其次，管道选取部位的不同也影响对管道腐蚀情况的判断，如果有一种可以快速定位管道腐蚀位置的方法，再对腐蚀严重部位进行详细的多点复测，这样测试结果的准确度和信服力都会有很大提升。同时也发现，既有建筑因使用年限长，很多建设资料已经丢失，如何对已腐蚀管道情况的安全判断也有待进一步研究。