昨天上午8時許，500位于煙臺市區西南河路的一根供熱主管道因腐蝕而導致泄漏，該漏點搶修暫時影響西南河以東的用戶供暖，受影響的供熱面積大約有190萬平方米。截至發稿時，500供熱公司正在全力搶修中。

供熱管道

　　本網視點

　　據了解，該處主管網是2000年鋪設的，運行至今已有15年，因長期受地下水的不斷腐蝕而導致泄漏。昨天是“入九”以來最冷的一天，室外冷風刺骨，寒氣逼人。供熱主管道泄漏勢必影響室內供暖，因此供熱主管道的腐蝕與防護也是件不可忽視的事情。

　　供熱管道作為集中供熱系統的主要設備，其好壞與否直接影響到整個供熱系統的供熱質量。供熱管道的腐蝕破壞是供熱系統發生故障的主要原因，其中外腐蝕比內腐蝕更易被忽視，其后果也更為嚴重。小編歸納了供熱管道腐蝕的主要類型，供熱管道由于自身的特點，如高溫、雙線、采暖期運行，非采暖期不運行等，使供熱管道的腐蝕具有不同于其他管道的特殊性。在供熱管道上施加陰極保護技術可以有效的減緩甚至停止其腐蝕，延長其使用壽命。

　　供熱管道腐蝕的機理

　　金屬腐蝕是指金屬在周圍介質的（最常見的是液體和氣體）作用下，由于化學變化、電化學變化或物理溶解而產生的破壞。例如金屬構件在大氣中的生銹；鋼鐵在軋制過程中因高溫下與空氣中的氧作用產生了大量的氧化皮。腐蝕定義明確指出，金屬要發生腐蝕必須有外部介質的作用，且這種作用是發生在金屬與介質的相界上。因此，金屬腐蝕是包括材料和環境介質兩者在內的一個具有反應作用的體系[2] 。

　　供熱管道的腐蝕分為兩種，內腐蝕和外腐蝕。以往人們對供熱管道的腐蝕防護研究主要集中在內腐蝕上，而隨著管道老化，外腐蝕問題逐漸顯露。城市集中供熱管道以地下敷設方式為主，尤其是近年來大量采用的直埋敷設方式。直埋敷設不但施工方便，而且降低了工程造價。但是，一旦出現腐蝕泄漏等故障，查找漏點和維修都十分困難。金屬材料在土壤中的腐蝕與其他環境中的腐蝕一樣，是一個多影響因素的復雜過程。土壤是由氣、液、固三相構成的復雜系統，作為一種特殊的電解質，土壤具有其固有的特點，包括土壤的多相性、多孔性、不均勻性和相對固定性。金屬在土壤中的腐蝕與材料的成分、組織結構、表面狀態和受力狀況等因素有關，同時環境狀況對其腐蝕過程也起著至關重要的作用。影響金屬在土壤中的腐蝕的環境因素主要有土壤的不均勻性、含鹽量、含氧量、含水量、pH 值、溫度、壓力和微生物種類等條件[3] 。

　　供熱管道在土壤中的腐蝕屬于電化學腐蝕。電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的電解質發生電化學作用而產生的破壞。依照電化學機理，腐蝕反應包含有陽極反應和陰極反應，并由金屬內部的電子和介質中的離子導電構成電流的循環回路。陽極反應是金屬失去電子變為離子轉移到介質中，即氧化反應。相對應的陰極反應為介質中的離子吸收電子的還原過程。

　　陽極反應： Fe→Fe2+ ＋2e （1）

　　陰極反應： 2H+ ＋2e→H2 ↑（酸性溶液中） （2）

　　O2 ＋4H＋4e→2H2O（酸性溶液中） （3）

　　O2 ＋2H 2 O＋4e→4OH-（中、堿性溶液中） （4）

　　由于土壤中有空氣、水分和能進行離子導電的鹽類存在，使土壤具有電解質溶液的特征，這為供熱管道的腐蝕提供了必要的客觀條件。由于土壤的不均勻性，導致腐蝕程度差異較大，其類型主要是局部腐蝕，極易造成管線的腐蝕穿孔破壞或斷裂。

　　供熱管道腐蝕的類型

　　在供熱管道和周圍土壤之間可能發生多種原電池腐蝕，分為宏電池腐蝕和微電池腐蝕兩類。微電池的電極體系尺寸很小，陰陽極過程在同一地點，甚至陰、陽二極還不斷的交替變換，這通常引起金屬的均勻腐蝕，這類腐蝕是可以預見的，也容易控制；而宏電池的電極體系尺寸相對較大，陰陽極過程也不在同一地點，這通常引起金屬的局部腐蝕，這類腐蝕是很難預見的，也不容易控制，大多數地下管線和構件的腐蝕事故都是由宏觀腐蝕原電池引起的。

　　供熱管道腐蝕防護的措施

　　從金屬的腐蝕機理我們可以知道，金屬的腐蝕是自發的，是不可避免的。但是對金屬施加有效的防護方法可以降低金屬的腐蝕速率，使其壽命得到延長。在金屬表面施加防腐絕緣層是一種物理防護方法，它通過金屬表面的絕緣處理使金屬和腐蝕介質隔離，這種防護方法是有效的，但在實際工程中不可能做到絕對可靠。防腐絕緣層由于本身的微孔、老化，往往會出現龜裂、剝離，在施工過程中難免會產生針孔，所有的這些都會使防腐層的壽命大大縮短，使防腐層出現破損點，在破損點處金屬管道直接與土壤接觸。這些裸露部分的金屬與有防腐層保護的金屬形成小陽極大陰極的局部電池，于是金屬被腐蝕。當前直埋供熱管道一般采用三層 PE 防腐層，常用的型式是將工作鋼管、外層聚乙烯外護殼、內層聚氨酯泡沫塑料三者緊密粘結在一起，形成的整體式的預制保溫管的結構型式。外面的聚乙烯外護殼是防水材料，不會受到腐蝕，然而每根直埋聚乙烯管道長為 12 米，管道需要有接頭，除了工作鋼管需要焊接，外面的聚乙烯外護層也需要在現場用塑料焊接起來，由于現場施工質量難以保證，接頭處就成了防水最薄弱的地方，成為發生腐蝕泄漏的主要部位。而聚氨酯保溫層在熱水中會發生水解，一旦外面的聚乙烯外護層泄漏，水滲透到外護殼內部，會被內側的工作鋼管散發的熱量加熱，然后造成聚氨酯保溫層的水解失效，繼而土壤中的水分就與工作鋼管直接接觸，造成腐蝕，時間稍長，就會釀成泄漏事故。而陰極保護技術正可以彌補供熱管道保溫層的上述缺陷。陰極保護就是以某種方式在被保護金屬構件上施以足夠的陰極電流，通過極極化使金屬電位負偏移，從而使金屬腐蝕的陽極溶解速度大幅度減小，甚至停止。

　　近 30 年，國外陰極保護的進展主要體現在技術應用上。陰極保護所需要的設備、材料、附配裝置等日趨完善，檢測和監控也更加先進，應用范圍也不斷擴大。在我國，陰極保護廣泛地應用于石油、天然氣的長輸管線上，但是在供熱管道上的應用還處于剛剛起步階段，而且應用還僅限于區域管道防腐，設計陰極保護時對供熱管道自身的特點也沒有考慮，僅僅是將石油化工方面的陰極保護的經驗應用到供熱管道上，因此對供熱管道施加陰極保護技術，需要結合供熱管道的特點，進一步進行研究。



 

責任編輯：王元

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