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    預防不銹鋼供水管腐蝕的措施及對策

    放大字體  縮小字體 發布日期:2018-01-16  瀏覽次數:375
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    核心提示:預防不銹鋼供水管腐蝕的措施及對策王國林 王漢軍(浙江正康實業有限公司,溫州 325025)摘要:近年來,隨著人們對飲用水健康安全
     預防不銹鋼供水管腐蝕的措施及對策

    王國林   王漢軍

     

    (浙江正康實業有限公司,溫州  325025)

    摘要:近年來,隨著人們對飲用水健康安全要求的提高,薄壁不銹鋼供水管在公共建筑、城市住宅中已開始大量應用,而荷蘭、德國、西班牙意大利等國家早在60年前就開始使用。它的應用能夠有效防止飲用水在輸送過程中被的二次污染,為人們的健康設立了安全屏障,是飲用供水管道一次大的變革。然而,如何延長薄壁不銹鋼供水管的壽命,防止不銹鋼被腐蝕是關鍵。為此,筆者根據浙江正康實業有限公司多年來,在全國不同區域、不同環境下薄壁不銹鋼管件的應用,對不銹鋼管件的防腐蝕,延長使用壽命所采取的對策與措施,與大家共同討論和分享,能為大家提供更多的經驗和借鑒。

    關鍵詞:不銹鋼管   延長壽命   措施對策

     

    不銹鋼的抗腐蝕性能主要是不銹鋼表面覆蓋著一層極薄致密的鈍化膜,這層膜把腐蝕介質隔離,可減少氧化和腐蝕。如何提高不銹鋼的使用壽命,這是人們十分關心的問題,尤其在建筑工程使用薄壁不銹鋼供水管道,減少腐蝕、延長使用壽命已被人們所重視。如果我們在不銹鋼管件生產加工、安裝使用過程中不被腐蝕,不銹鋼管道的使用壽命就可以大大延長。不銹鋼在不被腐蝕的情況下使用壽命可達上百年。因此,做好不銹鋼的防蝕工作,是延長其壽命的重要因素。

    一、不銹鋼的幾種腐蝕類型及原因

    不銹鋼被腐蝕破壞的發生,大致可分為兩大類:全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是指:腐蝕是均勻或不均地分布于整個構件表面的腐蝕。這種腐蝕很容易被人們所覺察,較易采取對策。局部腐蝕是指:腐蝕的發生是在小部分區域內選擇性地進行,導致構件局部破壞的現象。局部腐蝕比較隱蔽,會在沒有先兆的情況下突然發生事故。局部腐蝕是不銹鋼構件在使用中發生腐蝕破壞的重要形式。

    不銹鋼發生腐蝕破壞的常見形式有點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、磨損腐蝕、空泡腐蝕、電偶腐蝕及高溫腐蝕。常見的不銹鋼被腐蝕破壞的形式有:

    1、是不銹鋼明顯腐蝕的通常形式。腐蝕集中在不銹鋼的某些特定點域,并在這些點域形成向深處發展的腐蝕小坑,受腐蝕部位變黑色或變成深褐色。大多數嚴重腐蝕環境中,點蝕的數量和深度增加,使表面呈現受腐蝕的外觀。在弱腐蝕條件下,點蝕表面不明顯,銹斑滲出就可能使周圍失去光澤。

    2、縫隙腐蝕是指在金屬構件縫隙處鈍化層被破壞,發生斑點狀或潰瘍形的蝕坑,是局部腐蝕的一種形式。這樣的縫隙可以在金屬與金屬、金屬與非金屬的接合處,遇到雨水、自來水或非金屬清洗劑等因素而形成,導致縫隙腐蝕的產生。如在鉚釘、螺栓、焊接及松動表面沉積物(沙粒、污垢、焊渣和銹層)接觸處形成?p隙腐蝕在氧氣不足的情況下容易產生,特別在裂縫非常小、氧氣很難滲進的地方常出現縫隙腐蝕。

    3、應力腐蝕(SCC):有兩種情況可能出現應力腐蝕開裂。一是不銹鋼處于氯化物水溶液環境中可能產生應力腐蝕開裂;二是不銹鋼在加工或深加工后被破壞的金屬分子結構沒有還原情況下容易發生應力腐蝕。例如,海霧環境,氣溫又超過正常的環境溫度中(超過60℃或在較低溫度),不銹鋼處于很高的拉應力作用,會產生應力腐蝕開裂。

    4、晶間腐蝕:不銹鋼中的碳(通常含0.08%)與鉻結合,在熱處理過程或在焊接過程中晶界析出,使晶界出現貧鉻,不銹鋼在受熱后含碳量會增加,導致抗腐蝕能力下降。如果鋼材表面再受到油脂、涂料和油漆的污染,也容易發生晶間腐蝕。

    5、電化學腐蝕:當兩種電化學勢能差較大的金屬相互接觸過程中可能產生這種腐蝕。如碳鋼和不銹鋼接觸時,又在電解電壓或者雜散電流的驅動下,兩種金屬產生一個電流回路,兩構件之間的電解電流會引發電化學腐蝕。若在電流的持續作用下,腐蝕速度加大,能在短時間內腐蝕構件。

    二、不銹鋼供水管在安裝過程中最常見的腐蝕現象及分析

    在一個建筑中有很多的管道組成,有供排水管、電纜管、供氣管、消防等管道交織在一起,且大部分都是在地下室和管道間,通風不良、空間濕度較大,使用環境欠佳,管道腐蝕現象很多。但是對不銹鋼供水管道來說,防止因環境和安裝不當出現的不銹鋼管件的腐蝕十分重要。下面我們著重介紹薄壁不銹鋼管道在安裝、使用過程中容易發生腐蝕的幾種形式:

    1、全面腐蝕現象不銹鋼管件在氯離子廣泛存在和腐蝕介質較多的環境中,使鈍化膜遭到破壞,以至形成腐蝕坑,加之表面的一些夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯等,不銹鋼表面容易出現腐蝕,出現銹斑,周圍失去光澤,從而形成腐蝕。所以在使用中盡量改善使用環境,降低氯離子的含量,保持空間清潔干燥,減少灰塵附著。如在海濱城市、潮濕的空間、氯離子多的區域等,選用耐蝕性較好的316或316L材質,減少氯化物介質的侵蝕。

    如2011年5月,我們做廈門一高檔寫字樓項目,由于地處海邊,地下室管道間潮濕,且通風不好,水氣嚴重,水中鈉離子和氯離子較多,地下室管道出現腐蝕坑,腐蝕現象明顯,我們派出工程師對材質送當地權威部門進行化驗,對現場環境進行察看,最后綜合分析一致認為是由于水質和不良環境造成,對地下室管道改用了316材質,來增強耐腐蝕能力,至今沒有發生腐蝕。

    2、縫隙現象。造成不銹鋼縫隙腐蝕的條件比較廣泛,幾乎所有的腐蝕介質都會對不銹鋼管件產生縫隙腐蝕。如雨水、冷凝水含氯離子的水汽等都可導致縫隙腐蝕的產生,特別在裂縫非常小、氧氣很難滲進的地方常出現縫隙腐蝕,如供水管的法蘭盤、螺絲鏈接處以及與其它不同材質鏈接時,容易產生縫隙腐蝕。因此,在項目設計中對縫隙腐蝕要給予特別的注意,在容易碰到水汽和腐蝕介質多的環境和部位,努力避免縫隙的產生,可以考慮卡壓式鏈接方式,減少縫隙腐蝕。

    3、電化學腐蝕現象。以上我們講到的當兩種電化學勢能差較大的金屬如碳鋼與不銹鋼接觸會出現電位差異,容易發生腐蝕。我們這里還需強調的是當碳金屬或者砂輪切割沫、殘留的焊接氧化物,碳鋼打磨落下的粉層等腐蝕介質殘留在不銹鋼管內,再遇到周圍環境帶有電壓電流(或者雜散電流)的作用,會出現意想不到的電化學腐蝕。這種現象不是很常見,往往容易被大家所忽視,如果一旦發生,腐蝕速度之快,會給施工和安全帶來一定影響。

    什么叫雜散電流:是指設計回路或規定回路以外流動的電流稱為雜散電流。它主要分為直流雜散電流、交流雜散電流和大地(天然)雜散電流。

    雜散電流的產生:交流雜散電流主要來源于工業用電的傳輸、感應和饋地。變電站、雷達站、載波電話和有線廣播站附近都有強烈的交流雜散電流。直流雜散電流主要由電氣化鐵路、直流電機、直流用電器、各類接地避雷裝置等引起。

    雜散電流腐蝕特點表現:(1)腐蝕迅速;(2)多集中于局部;(3)外部有防腐層時,集中于防腐層(帶有碳離子的保溫材料)有缺陷部位。使不銹鋼管在短時間內發生點狀蝕坑。

    例如,2012年8月我們在重慶一個五星級酒店項目,安裝在洗衣房內的DN50mm不銹鋼供水橫管,僅安裝后18天左右,管材就腐蝕擊穿,出現針眼大少的穿孔,產生漏水。同時,在現場安裝中施工單位在橫管外使用了黑色橡塑保溫材料,如下圖所示。

    QQ圖片20180116104155

    如上圖所示內部腐蝕部位周圍無腐蝕, 屬典型的電解腐蝕。

    此外,施工現場出于保溫的需要,在鋼管外部包覆了一層黑色橡塑發泡材料,而這包裝材料中含有炭黑,而炭黑是一種很好的導體,這就使得保溫材料也具有一定的導電性,兩者貼合在一起,使得不銹鋼鋼管與橡塑保溫層之間形成了無數個觸點,使得不銹鋼管材表面出現類似的腐蝕淺坑。如下圖所示。

    QQ圖片20180116104223

    事發以后,我們對材質化驗、安裝現場和腐蝕狀態剖析探討,經過專家分析認為:是殘留在不銹鋼管底部的活性金屬等腐蝕介質(砂輪切割沫、含酸堿性材料、殘留的焊接氧化物,碳鋼打磨落下的粉層)與鋼管內壁接觸,當有雜散電流通過不銹鋼管時,在腐蝕介質與鋼管接觸的部位加快了電化學腐蝕,重者在半個月左右不銹鋼管就產生腐蝕穿孔。如上圖所示,腐蝕速度很快。

    雜散電流腐蝕的現象多存在于橫管的中下部位,其原因是沉淀于鋼管內的腐蝕介質遇到雜散電流而造成雜散電流腐蝕。而在安裝豎立的水管中這種現象發生很少。

    根據以上情況,經請教專家和查閱理論依據,不銹鋼管腐蝕原理是:由于外界因素導致工程地下室墻體存在著雜散電流,不銹鋼管道安裝時未經過絕緣處理,管卡、支架等與墻體或者其它管道接觸,使電流形成一個閉合回路,從而造成雜散電流腐蝕。如下圖。

    QQ圖片20180116104533 

    三、防止不銹鋼管件腐蝕的措施和對策

    根據多年生產、安裝和使用的經驗,防止不銹鋼腐蝕,延長使用壽命要從生產環節開始抓起,貫穿于設計、生產和安裝全過程。

    1、生產過程中的預防。在不銹鋼管件生產企業,要考慮到管件在使用中的安全和防止腐蝕的因素,在加工中對不銹鋼管件一定要采取固溶處理,這項熱處理至關重要。

    不銹鋼管件經過成型焊接等工藝后,金屬分子結構會發生一定變化,經過1050℃的固溶處理(采取氫氣保護處理)對管件具有良好的改善作用:一是可以消除管件焊接中的敏化現象,提高焊縫的耐腐蝕性能。二是可以恢復管件生產過程中的晶間變化,防止使用過程中的晶間腐蝕。三是可以消除管件生產過程中的應力,降低使用過程中應力腐蝕的可能。四是可以消除管件加工過程中的改性現象,恢復材料的耐腐蝕性能。五是可以還原不銹鋼材料表面的自然的光亮。(這種光亮和拋光的亮不一樣)。

    其次,管件在焊接和固溶過程中一定要采用氣體保護,因為在焊接工藝和固溶處理工藝,使用氣體保護可以大幅度提高不銹鋼管材焊縫和不銹鋼本體的耐腐蝕性能,從而大幅度增強產品的使用壽命。

    因此,固溶是提高不銹鋼管件使用安全和防蝕的重要措施,采用固溶工藝,會使加工成本有所上升,但增加了安全系數。我們公司多年來在生產過程中一直采用固溶工藝。據了解目前有少數企業在管件生產中為節約成本,在焊接過程沒有使用氣體保護措施,也沒有采取固溶工藝處理,僅用拋光噴砂等方法處理,掩蓋了焊接和固溶工藝的不足,這將給客戶帶來永遠的隱患。

    2、管道設計預防。在管道設計過程中,一是盡可能減少縫隙腐蝕;二是盡量減少施工現場的焊接,確需焊接要進行氣體保護和后序處理,減少對縫隙鈍化層的破壞;三是在安裝環境不佳、容易碰到水汽的地方,可以考慮采用卡壓式連接方式,盡量避免縫隙的產生; 四是如果縫隙不可能避免,使用的環境又不好,就應該考慮改用316材質。

    3、安裝施工過程的預防。不銹鋼的耐腐蝕性能不是絕對的,而是相對的,有條件要求的,在不利因素和條件下不銹鋼也會發生腐蝕。如304不銹鋼板,在干燥清潔的大氣中,有絕對好的抗銹蝕能力,但將它移到含有大量鹽份的海霧中,很快就會生銹,使用環境好壞對不銹鋼管件的腐蝕影響較大。

    第一,在安裝時要盡量保持清潔干燥的良好環境,避免水汽集聚,這對使用壽命的延長至關重要。

    第二,在安裝施工過程中避免在不銹鋼管內殘留砂輪切割沫,焊接氧化物和碳鋼粉層等腐蝕介質的產生,盡量減少砂輪切割帶來的對不銹鋼金屬結構的破壞,避免造成多種腐蝕。

    第三,城市的各種建筑物會不可避免地受到電力線路,通訊線路,或者電氣化鐵路、直流電機等產生的雜散電流的干擾。因此,對雜散電流較大的區域建筑,如周邊有變電站、雷達站、信號發射站附近,在管件安裝時要盡可能考慮做絕緣處理,避免產生電流回路所造成的電流腐蝕。預防電流腐蝕可采取以下方法:

    1、管道安裝時盡量避開或減少雜散電流干擾源。

    2、盡量減少不銹鋼管件與其它金屬的接觸,如需連接時盡可能使兩種金屬之間彼此電絕緣。

    3、在安裝時盡量避免管道與管道之間相互接觸而再次產生雜散電流腐蝕。

    4、對帶有散雜電流的建筑物,在管道安裝時可間隔一定距離采取電絕緣處理,采用活接或安裝絕緣法蘭,切斷雜散電流的循環路線。

    結束語

    防止不銹鋼腐蝕是人們所重視的問題,但是防止電化學腐蝕也不容忽視,如果一旦造成腐蝕,會給生產企業、施工方和項目單位帶來不同程度的麻煩和影響,為此,我們希望更多的人了解不銹鋼的特性,愿為不銹鋼供水管道的使用和安裝提供更多的經驗,提高薄壁不銹鋼供水管道生產和使用的安全性,延長不銹鋼供水管的使用壽命。

     

     
     
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