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水处理行业的腐蚀问题

北极星水处理网  来源:NACE中国    2021/1/19 17:21:00  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:供水系统 阴极保护 水处理行业

北极星水处理网讯:腐蚀长久以来一直是水处理行业面临的挑战,特别是管道发生的内腐蚀和外腐蚀。目前,采用外涂加内涂的钢管、钢筋混凝土和塑料管是有效防治埋地管道腐蚀的最佳做法。

涂层钢管和钢筋混凝土都需要进行防腐处理,以最大限度地延长其使用年限、最大限度地减少因泄漏和断裂而造成的公共安全隐患。要制定输水系统的缓蚀或腐蚀管理策略,首先必须明晰:腐蚀影响管道系统内外部区域及其基本形式。

内腐蚀

无内衬钢管、铸铁管或球墨铸铁管的内腐蚀会缩短其使用年限,导致消费者获得的水质变差。其原因是发生腐蚀的金属会存在于通过管道输送的水中,最终变成消费者的饮用水。避免管道内腐蚀的第一道防线就是有效的水处理计划。在从水处理厂到消费者的过程中,水质会随着时间的推移而降低。比方说,停止流动时,如果在输水系统中停滞了几天或更长时间,水会具有腐蚀性。因为用于消毒的化学品在运输过程中被消耗掉了。水力学因素(包括水流量、用户需求量、压力值等)控制着水在输水系统中的停留时长。离水处理厂位置最远、或位于水停滞状态的地区、或用水量较低的用户,其获得的水质与那些刚经过处理、离开水处理厂后就饮用的水质相比,有很大不同。在这些偏远的、或是低使用量的地区,可能存在局部腐蚀的问题。

另一个可能导致管道内腐蚀的原因是水质长期不稳定。适当地在水中添加缓蚀剂可以为管道内壁形成保护膜,而不稳定的水质会阻碍其形成。从多个水源地取水的系统(通常出于安全和可靠性的考虑)特别容易受到这个问题的影响。

据美国水务协会的估算,若统一将美国数百万英里的老化水管更换为塑料管或涂层钢管,其成本约为2.1万亿美元。即便将这笔费用分摊在25年, 每年仍需840亿美元的投资。因此,更有效、更经济的方案是进行腐蚀管理,以延长现有系统的使用年限。

外腐蚀

用于输水的无内衬钢、铸铁或球墨铸铁管的外腐蚀是由管道所处的周围土壤化学环境引起的,其中包括较低的pH值、盐分、低电阻率和细菌存在等不同的参数,所有这些都能引起腐蚀。腐蚀的发生还需要氧气的存在,而氧气通常可以溶解在水中;因此,潮湿的土壤会让未受保护的钢材发生腐蚀。

阴极保护(CP)是一种防腐蚀技术,利用牺牲阳极保护金属或钢筋混凝土管道的外部,使金属处于惰性或无反应状态,从而避免发生腐蚀。CP系统监测和维护得当的话,管道外表面就不会发生腐蚀。

水处理行业

在美国,供水系统是一项重要的公共服务,其中有超过15.1万*个饮用水系统、包括数百万英里长的管道。

在去除固体、有机和无机污染物后,供水系统为3亿多人提供饮用水。可参考以下图表。每年供水系统都会发生24万多个管道泄漏和破裂等问题或事故,主要由于第三方损坏或腐蚀造成,饮用水浪费量超过两万亿加仑。

* 数据来源:美国能源环境署

腐蚀管理系统解决方案

输水系统腐蚀控制的整个过程始于定期维护和检查。正是因为有这些持续推进的计划,在发现问题时,就可以及时找到原因并进行评估,以便迅速定性问题并加以解决,将问题的严重性降到最低。

这种想法很直接且确实奏效,但它并不完美。许多问题可能在发生大范围故障之前都没能及时发现。这种情况下,输水系统运营商可能会措手不及,因为处理厂的常规检测发现不了远程和局部腐蚀或是水含有腐蚀性等问题。使用内部摄像机或泄漏检测设备可以对管道进行人工检查,但这些技术造价昂贵, 而且只能给操作人员提供系统状况的一次性“快照”。真正识别和定性腐蚀问题,需要一种积极而综合的系统方法。

腐蚀管理系统(简称CMS)是一套目标、 政策、流程和程序的合集,为现有及未 来的资产规划、实行腐蚀防护。大多数城市都缺乏一套正式的CMS,也没有额 外的短期资金来提供相应的支持。不过,CMS的优势足以使其成为一项合理的长期市政投资:

● 增强对公众健康的保护

● 减少维护、检查和监测费用

● 减少故障、减少供水损失

● 减少财产损失和环境排放

● 延长资产使用寿命、延缓资本支出

成功实施CMS必须要有以下几个步骤:

第一步

管理层必须清楚:在没有CMS的情况下潜在的威胁是存在的;承诺通过制定政策和战略、确定目标、防治威胁。其中包括资源分配,例如确保适当的预算,规划和实施对参与腐蚀评估、腐蚀防治工作人员的培训。

为专门管理腐蚀威胁而设计的CMS应纳入到整个机构的资产完整性管理系统中。通常,许多机构都已经有现成的安全、质量、结构完整性和环境等相关的管理系统。

第二步

腐蚀控制始于系统设计。只有设计正确,才能在基于行业标准的前提下确保选材适当、确保防护工业涂料使用恰当,以保护埋地金属和混凝土管道以及水箱和废水箱,避免腐蚀。

腐蚀专家在获得适当授权后,遵循适用于水处理行业的最佳做法,评估腐蚀控制技术及其成本。

第三步

应清点并评估重要资产。此外,一项成功的战略还包括生命周期成本分析,即在资产的整个生命周期 (从设计到退役)中平衡腐蚀管理成本及可能会有的腐蚀成本。最现实、最有效的生命周期成本分析采取四重底线的方法,不仅考虑到投资的运营成本,还考虑到监管、环境和社会(人力)成本。采用腐蚀管理系统后,得到的效益是实实在在的,但同时也是不易衡量、速度也较为缓慢。实践成功的两个例子来自汽车工业和美国国防部。通过时间检验、坚定承诺和持续改进,以及腐蚀管理防治方案实践才能真正实现缓蚀和腐蚀控制。

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