某城市熱網供暖管道直埋型補償器腐蝕原因定性分析

隨著城市集中供熱的不斷發展，供熱管網的安全性越來越被人們重視，本文通過對實際工程中補償器損壞的一個案例，分析了其損壞的原因，希望能夠引起工程技術人員的重視。

1.前言
山東煙臺地區某城市供熱管網始建于2004年，管網最大管徑為DN800mm，采用波紋補償器進行熱補償，波紋材質為316L不銹鋼，5層，每層厚度0.8mm。管網投運后，供熱效果良好，運行比較平穩。
2009年供暖期間，巡線工發現位于621差轉臺門前的供熱主干管處有熱氣冒出，當即通知生產部門進行查看、維修。

經過現場挖掘發現，DN800mm供水管道的補償器波紋破壞發生泄漏，熱水噴出，回水管道的補償器腐蝕也很嚴重，但未破裂。經過緊張的搶修，將供、回水管道補償器進行更換，終于實現了正常供熱。
針對這起補償器的泄漏事故，熱力公司、設計單位、生產廠家共同分析補償器損壞的原因，在排除了設計、制造因素后，對事發地點周圍環境進行觀察，分析造成補償器損壞的原因。補償器損壞狀況如圖所示。

2.腐蝕原因分析

1）地下含有較高的氯離子使不銹鋼波紋發生了電化學腐蝕。
由于補償器保溫接口處出現裂縫，使補償器易于遭到地下水的侵蝕。在事故現場，不僅發現了大量泄漏的熱水，還發現了污水，原來與供熱管道平行敷設的污水管道發生了泄漏，其與供熱管道水平距離為4.5米，離泄漏點7.0米處有一污水井。泄漏點東側25米處為一海水養殖廠。海水養殖廠不定期的將海水排到該污水井中，污水管道泄漏使補償器浸到浸泡，污水中含有的大量氯離子，使補償器的波紋發生了腐蝕。

眾所周知，不銹鋼特別是316L不銹鋼具有較強的耐腐蝕性能，其耐腐蝕的重要原因在于起保護作用的氧化膜具有自愈性，當氧化膜破損時，能夠重新形成薄膜，對金屬進行保護。但處于鈍態的金屬仍有一定的反應能力，氧化膜的溶解和修復（再鈍化）處于動態平衡狀態，當介質中含有活性陰離子時（如常見的氯離子），平衡便受到破壞，溶解占優勢，中國供熱信息網了解到原因是氯離子能優先地有選擇地吸附在氧化膜上，把氧原子排擠掉，然后和氧化膜中的陽離子結合成可溶性氯化物，在露出基底的金屬的特定點上生成小蝕坑，這些蝕坑稱為孔蝕核，即為蝕孔生成的活性中心。

可見氯離子的存在破壞了不銹鋼的鈍態，實驗研究表明，有氯離子存在的環境下，不銹鋼既不容易產生鈍化也不易維持鈍化。在局部鈍化膜破化的同時，其余的保護膜保持完好，這使得腐蝕的條件得以實現和加強，根據電化學產生機理，處于活化態的不銹鋼較之鈍化態的不銹鋼其電極電位要高許多，電解質溶液就滿足了電化學腐蝕的熱力學條件，活化態不銹鋼成為陽極，鈍化態不銹鋼成為陰極。中國供熱信息網了解到由于腐蝕點只涉及到一小部分金屬，其余大部分未腐蝕區域是一個大的陰極面積，而在電化學反應中，陰、陽極反應速率是相同的，這樣集中到陽極腐蝕點上的腐蝕速度非�？�，且具有穿透作用，這樣蝕坑會越來越深，使波紋遭到損壞。

較高的壓力和供水溫度（壓力為1.15MPa，供水溫度約100℃）也加速了波紋管在存在氯離子環境下的電化學腐蝕，