供热管道的腐蚀原因及防腐措施解析

供热管道的腐蚀原因及防腐措施解析

王天飞

山东天润热电设计院有限公司

摘要：在供热管道的生产制造、安装敷设和使用维护等阶段，防腐处理是共同关注的焦点。特别是对于一些使用年限较长的老旧供热管道，或者是在石油含水率较高的情况下，管道内壁腐蚀的情况尤为严重。我国每年因供热管道腐蚀引发的石油泄漏事故屡见不鲜，由此带来的环境污染和经济损失也特别严重。明确供热管道的腐蚀类型和腐蚀机理，进而采取针对性的防腐技术，能够更好地提升防腐效果。除此之外，新材料、新工艺的研发和应用，在降低防腐成本和增强防腐效果方面也有积极作用。研发和推广供热管道防腐新技术已成为当下石油行业工作人员的重要研究课题。

关键词：供热管道；腐蚀原因；防腐措施

引言

供热企业大都采取供暖管道进行热力传输，供暖管道大都被埋藏于地层之下，其会受到周围土壤压力影响，由于土壤之中含有多种杂质性物质，这些物质会对管道表面产生一定的腐蚀作用，由于土地自身具有较大的比热容，且在冬季土地温度较低，会极大程度对供暖管道散发的热量进行吸收，缩减供暖管道应用效果和使用寿命，对其正常应用产生影响，本文就该问题进行研究分析。

1供热管道腐蚀原因

1.1内腐蚀

供热管道在运输过程中，存在大量的硫化氢、二氧化硫等气体，油气在开采时也会产生相应的卤水，以上都会对管道内部带来腐蚀影响。其一，硫化氢与水分两者相遇，很容易发生分解出现电离反应，从而导致金属管道中金属发生离子化现象，并产生氢气，这种情况下也就使得管道因此出现氢脆，若管道处于氧气相对充分的环境下，还会与金属产生金属硫化物，加剧管道腐蚀；其二，若管道所处环境氧气充足情况下，二氧化硫与铁之间发生反应后就会产生硫酸亚铁，若硫酸亚铁处于水分充足状态下就会发生分解，从而产生金属氧化物和游离酸，这种情况下就会出现管道腐蚀恶性循环现象；其三，供热管道内部中大多数固相颗粒会造成管道表面受到磨损，对于磨损问题发生大部分是因管道内部发生腐蚀而引起的，为此，若管道内部出现腐蚀，因多向流带来的冲击影响就会形成互相影响的现象，也就是冲蚀性腐蚀，这种腐蚀现象除了冲击和侵蚀因素造成，还有就是固液气三相复杂流体产生气泡、固体颗粒与管道内表面腐蚀物共同造成管道磨损，从而加速了管道内部腐蚀。

1.2外腐蚀

供热管道在使用期间因长时间与外部环境进行接触，从而使得管道表面发生一定的侵蚀影响，还会与外部环境形成电池原理产生腐蚀，环境中存在的一些具有腐蚀性特征的物质还会造成管道发生溶解。从整体上来看供热管道外部腐蚀，主要原因在于土壤中含有的固体、液体以及气体三者之间组成一种具有复杂性特征的溶液体系，再加上土壤是空气与水分充足状态下形成的一种导体，因氧气分布本身存在不均匀特征，因氧浓度差影响形成一种原电池，从而加剧管道腐蚀。

2供热管道防腐措施

2.1采用耐腐蚀材料

对于管道内壁防护，可以采用耐腐蚀材料如奥氏体不锈钢。不锈钢管道可以有效避免管道内、外腐蚀的发生，是一种理想的耐腐蚀材料，然而不锈钢管道受地质沉降及季节温差涨缩影响，存在管线变形、局部应力增大，可能出现渗漏的安全隐患；同时奥氏体不锈钢对氯离子比较敏感，特别是潮湿的海洋地区，亦会发生腐蚀破坏的情况。热塑性塑料管道的主体结构为无孔隙聚乙烯材料，该结构稳定性高，可以耐多种化学介质的腐蚀也不可能发生电化学腐蚀，土壤中的化学物质不会为管道造成降解作用；热塑性塑料管道的挠性结构使得埋地管道具有很强的柔性，管道敷设时可以按照一定曲率半径直接转弯，无需弯头，减少了连接接头，降低了泄漏点，并且该柔性可有效抵抗热胀应力或者地基沉降等不利环境因素作用对管道的影响，从而确保了加油站埋地管道的安全可靠；热塑性塑料管道之间采用配套的专用管件电熔连接，相比于不锈钢管道的氩弧焊焊接作业，其安装过程不需要动明火，施工工序简单，施工周期较短。

2.2添加防腐覆层

在供热工程施工过程中，想要同时兼顾管道的防腐能力与保温能力，便要将各类施工技术与材料相结合，围绕供热管道构建科学合理的覆层保护体系，在对大部分建筑工程开展管道施工时，都会采用防腐层、保温层以及防护层的构建顺序，将防腐层放到最内层，直接与供热管道进行接触，避免外界环境对管道造成的腐蚀，当保温层与防护层损坏时，防腐层便是供热管道的最后壁垒，因此要根据管道外径对施工材料提出明确要求。保温层处于防腐层与防护层的中间，主要负责隔绝外部的气温，为供热管道提供良好的气温环境，在选择保温层材料与厚度时，也要根据实际施工情况为准，同时还要结合不同区域的环境变化规律，其厚度应以实际使用需求为判断标准。最后是防护层，是供热管道保护体系的最外层，直接与外界环境接触，不仅要具备一定的保温功能与防腐蚀功能，而且还要具备应用质量高与成本低的特点，这样才能尽量提升供热管道外部保护层的维护频率，以此来控制管道防护层的施工成本。此外，通常情况下还会采用覆盖防水帽密封方式对供热工程管道断面进行防护，以此来提升管道断面的防腐与保温能力。

2.3合理应用缓蚀剂

2.3.1氧化膜型缓蚀剂

氧化膜型缓蚀剂作用机理是使金属表面发生某种特性吸附而阻滞了金属的离子化过程，能使金属表面形成薄而致密的保护性氧化膜。铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐等均被看作氧化膜型缓蚀剂。这些氧化膜型缓蚀剂主要是通过抑制腐蚀反应的阳极来实现缓蚀的效果，在阳极与金属离子作用形成氧化物或氯氧化物，从而在阳极上生成一层保护膜。在使用氧化膜型缓蚀剂的过程中，要注意，输送介质的流速、温度、介质中的氯离子含量都会对氧化膜形成影响，因此，在应用氧化膜型缓蚀剂时，要根据实际的工艺要求，选择合适的氧化膜型缓蚀剂，同时合理增减缓蚀剂的浓度。

2.3.2沉淀膜型缓蚀剂

沉淀膜型缓蚀剂能与水中某些离子和管道中腐蚀下来的金属离子相互结合、沉淀在金属的表面上，形成一层难溶的沉淀物或表面络合物，从而阻止了金属的继续腐蚀。以锌盐为例，它在阴极部位产生Zn（OH）2沉淀，起保护膜的作用。由于沉淀膜型缓蚀剂没有和金属表面直接结合，且它是多孔的，因此表现出对金属的附着不好，从缓蚀效果来看，这种缓蚀剂稍差于氧化膜缓蚀剂。目前最具代表性并应用较多的聚磷酸盐，例如六聚偏磷酸钠、三聚磷酸钠等就属于沉淀膜型缓蚀剂。

2.4衬里技术

该技术原理是在供热管道内增加内衬，并且保证与管道内壁紧密贴合，除了提高管道耐腐蚀、耐磨蚀性能外，还具有承压、阻垢的效果，对延长供热管道整体寿命也有积极效果。翻转内衬是一种比较成熟的衬里工艺，防腐机理选用的是具有防渗效果好、耐腐蚀能力强的复合纤维软管，将其放入环氧树脂中浸泡，以空气作为动力，将软管置于供热管道内。待树脂材料干燥后，将软管与金属管道紧密连接成一体，以软管作为内衬，起到保护金属管道的作用。有研究表明，相比于未采取任何防腐措施的供热管道，采用翻转内衬法处理的供热管道，其寿命可延长20-30年。

结语

综上所述，为对供暖管道及供暖设备提供良好的保温干预，必须采取防腐措施和保温措施，以促进管道和设备使用寿命的延长，保障供暖管道的正常供暖。

参考文献

[1]杜艳萍.供热管道及设备的保温与防腐措施分析[J].全面腐蚀控制,2020,v.34;No.239(02):60-62.

[2]张跃.供热管道及设备的保温与防腐措施探究[J].住宅与房地产,2019,No.546(24):119-119.