水處理行業的腐蝕問題

腐蝕長久以來一直是水處理行業面臨的挑戰，特別是管道發生的內腐蝕和外腐蝕。目前，采用外涂加內涂的鋼管、鋼筋混凝土和塑料管是有效防治埋地管道腐蝕的最佳做法。

涂層鋼管和鋼筋混凝土都需要進行防腐處理，以最大限度地延長其使用年限、最大限度地減少因泄漏和斷裂而造成的公共安全隱患。要制定輸水系統的緩蝕或腐蝕管理策略，首先必須明晰：腐蝕影響管道系統內外部區域及其基本形式。

內腐蝕

無內襯鋼管、鑄鐵管或球墨鑄鐵管的內腐蝕會縮短其使用年限，導致消費者獲得的水質變差。其原因是發生腐蝕的金屬會存在于通過管道輸送的水中，最終變成消費者的飲用水。避免管道內腐蝕的第一道防線就是有效的水處理計劃。在從水處理廠到消費者的過程中，水質會隨著時間的推移而降低。比方說，停止流動時，如果在輸水系統中停滯了幾天或更長時間，水會具有腐蝕性。因為用于消毒的化學品在運輸過程中被消耗掉了。水力學因素（包括水流量、用戶需求量、壓力值等）控制著水在輸水系統中的停留時長。離水處理廠位置最遠、或位于水停滯狀態的地區、或用水量較低的用戶，其獲得的水質與那些剛經過處理、離開水處理廠后就飲用的水質相比，有很大不同。在這些偏遠的、或是低使用量的地區，可能存在局部腐蝕的問題。

另一個可能導致管道內腐蝕的原因是水質長期不穩定。適當地在水中添加緩蝕劑可以為管道內壁形成保護膜，而不穩定的水質會阻礙其形成。從多個水源地取水的系統（通常出于安全和可靠性的考慮）特別容易受到這個問題的影響。

據美國水務協會的估算，若統一將美國數百萬英里的老化水管更換為塑料管或涂層鋼管，其成本約為2.1萬億美元。即便將這筆費用分攤在25年， 每年仍需840億美元的投資。因此，更有效、更經濟的方案是進行腐蝕管理，以延長現有系統的使用年限。

外腐蝕

用于輸水的無內襯鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵管的外腐蝕是由管道所處的周圍土壤化學環境引起的，其中包括較低的pH值、鹽分、低電阻率和細菌存在等不同的參數，所有這些都能引起腐蝕。腐蝕的發生還需要氧氣的存在，而氧氣通常可以溶解在水中；因此，潮濕的土壤會讓未受保護的鋼材發生腐蝕。

陰極保護(CP)是一種防腐蝕技術，利用犧牲陽極保護金屬或鋼筋混凝土管道的外部，使金屬處于惰性或無反應狀態，從而避免發生腐蝕。CP系統監測和維護得當的話，管道外表面就不會發生腐蝕。

水處理行業

在美國，供水系統是一項重要的公共服務，其中有超過15.1萬*個飲用水系統、包括數百萬英里長的管道。

在去除固體、有機和無機污染物后，供水系統為3億多人提供飲用水。可參考以下圖表。每年供水系統都會發生24萬多個管道泄漏和破裂等問題或事故，主要由于第三方損壞或腐蝕造成，飲用水浪費量超過兩萬億加侖。

* 數據來源：美國能源環境署

腐蝕管理系統解決方案

輸水系統腐蝕控制的整個過程始于定期維護和檢查。正是因為有這些持續推進的計劃，在發現問題時，就可以及時找到原因并進行評估，以便迅速定性問題并加以解決，將問題的嚴重性降到最低。

這種想法很直接且確實奏效，但它并不完美。許多問題可能在發生大范圍故障之前都沒能及時發現。這種情況下，輸水系統運營商可能會措手不及，因為處理廠的常規檢測發現不了遠程和局部腐蝕或是水含有腐蝕性等問題。使用內部攝像機或泄漏檢測設備可以對管道進行人工檢查，但這些技術造價昂貴， 而且只能給操作人員提供系統狀況的一次性“快照”。真正識別和定性腐蝕問題，需要一種積極而綜合的系統方法。

腐蝕管理系統（簡稱CMS）是一套目標、 政策、流程和程序的合集，為現有及未 來的資產規劃、實行腐蝕防護。大多數城市都缺乏一套正式的CMS，也沒有額 外的短期資金來提供相應的支持。不過，CMS的優勢足以使其成為一項合理的長期市政投資：

● 增強對公眾健康的保護

● 減少維護、檢查和監測費用

● 減少故障、減少供水損失

● 減少財產損失和環境排放

● 延長資產使用壽命、延緩資本支出

成功實施CMS必須要有以下幾個步驟：

第一步

管理層必須清楚：在沒有CMS的情況下潛在的威脅是存在的；承諾通過制定政策和戰略、確定目標、防治威脅。其中包括資源分配，例如確保適當的預算，規劃和實施對參與腐蝕評估、腐蝕防治工作人員的培訓。

為專門管理腐蝕威脅而設計的CMS應納入到整個機構的資產完整性管理系統中。通常，許多機構都已經有現成的安全、質量、結構完整性和環境等相關的管理系統。

第二步

腐蝕控制始于系統設計。只有設計正確，才能在基于行業標準的前提下確保選材適當、確保防護工業涂料使用恰當，以保護埋地金屬和混凝土管道以及水箱和廢水箱，避免腐蝕。

腐蝕專家在獲得適當授權后，遵循適用于水處理行業的最佳做法，評估腐蝕控制技術及其成本。

第三步

應清點并評估重要資產。此外，一項成功的戰略還包括生命周期成本分析，即在資產的整個生命周期 (從設計到退役）中平衡腐蝕管理成本及可能會有的腐蝕成本。最現實、最有效的生命周期成本分析采取四重底線的方法，不僅考慮到投資的運營成本，還考慮到監管、環境和社會（人力）成本。采用腐蝕管理系統后，得到的效益是實實在在的，但同時也是不易衡量、速度也較為緩慢。實踐成功的兩個例子來自汽車工業和美國國防部。通過時間檢驗、堅定承諾和持續改進，以及腐蝕管理防治方案實踐才能真正實現緩蝕和腐蝕控制。