城市给水管网腐蚀机理及防护措施.doc

城市给水管网腐蚀机理及防护措施 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 ； 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Fe(OH)：，进一步氧化成Fe(OH)，附着于管壁面。主要的反应式如下： 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。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499倍的Fe(OH) ，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Gallionella、铁细菌属Cmothrix、纤毛菌属Leptothrix、球衣菌属Sphaerotilus及鞘铁细菌Siderocapsa．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300～500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Arthrobact—er、奈瑟氏球菌属Neisseria、芽孢杆菌属Bacillus、黄杆菌属Flavobacterium、不动细菌属Acinetobacter、库特氏菌属Kurthia、微球菌属Micrococcus、葡萄球菌属Staphylococcus、棒状杆菌属Corynebacterium．真菌包括镰孢属Fusarium、毛霉属Mucor、青霉 属Penicillium、曲霉属Asper611us、黏帚菌属Glicladium、链格孢Alternaria． 1．3 水质的影响 1．3．1 pH 值 pH值呈中性时，腐蚀速度不受pH值影响；pH值偏酸性时，发生放氢反应，腐蚀速度加剧；pH偏碱性时，腐蚀速度随pH值增加而减小。pH值发生变化时，Fe(OH)。部分脱水生成铁锈(Fe O。·H：O)沉积于管壁，由于Fe：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(TDS)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cu 、Fe 等氧化性重金属离子时，则对阴极极化过程有害；而ca 、zn 、Fe 则产生防蚀作用。如果水中含Ca 、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。cl一等卤族元素是产生点蚀和应力腐蚀的原因之一，SO；或NO3-比cl一影响小，PO；一、sio；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，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80℃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