二氧化氯对再生水管网典型管件腐蚀规律的动态实验研究

摘要

金属再生水管道在输配水过程中会出现比较严重的腐蚀，尤其是管网中处于流态发生突变的特殊管件位置，更易发生冲刷腐蚀，导致管壁变薄、泄露甚至爆管等危害。特殊管件位置的管壁腐蚀产物被冲刷脱落后进入水体，还会严重影响再生水水质。同时再生水消毒工艺的选择也是影响再生水管网腐蚀的一个重要因素，再生水水质成分复杂，水中多种杂质、离子与腐蚀产物结合生成特殊结构的腐蚀产物层，在管道流态突变的点位，腐蚀垢层更易脱落，使管道基体直接暴露在水中，同时受到消毒剂的强氧化作用，导致腐蚀的加剧。 本文依据计算流体动力学、腐蚀电化学及微观分析等理论方法，搭建再生水实验管网，开展二氧化氯对再生水管网典型管件腐蚀规律的动态实验研究。 首先，采用计算流体动力学方法，对再生水管网中流速、压力和剪切力分布进行仿真流态模拟，选择了以弯头作为典型管件研究其腐蚀规律。在实验室搭建了与动态电化学测试平台一体的再生水管网，并在弯头处及直管段处布置腐蚀的电化学监测点位。通过对试验管件不同位置的开路电位以及电化学腐蚀速率的测试与综合分析，确定了弯头处易腐蚀点位；分别以0.7 m/s、1.0 m/s、1.3 m/s三种管网入口流速状态下进行管网动态实验，对弯头及直管段进行电化学测试，探讨流速对腐蚀速率、腐蚀垢层等的相关影响，同时采用微观分析技术进行腐蚀产物层的结构分析。研究发现实验管网最易腐蚀点位为弯头内侧中心位置和外侧下游位置，入口流速为1.3 m/s状态下，试验管件的腐蚀进程发生最快，但在腐蚀稳定期，腐蚀速率随流速增加反而降低。 在上述研究的基础上，开展了实验管网最易腐蚀工况（管网入口流速为 1.3 m/s）的二氧化氯腐蚀的相关实验，探讨消毒剂对动态腐蚀严重位置的影响。首先，通过ANSYS软件模拟再生水管网二氧化氯组分的空间分布，分别采用电化学法和失重法对腐蚀速率进行测量，研究二氧化氯对弯头及整体管网的腐蚀速率的影响；其次，同时采用极化曲线和电化学阻抗测试，分析二氧化氯对腐蚀产物层结构的影响和相关腐蚀机理；最后，采用微观分析技术，分析二氧化氯环境对腐蚀产物结构的影响。结果发现二氧化氯投加初期，消毒剂抑制了微生物生长，从而延缓了试验管件的初期腐蚀，但在腐蚀稳定期，二氧化氯的氧化性发挥作用，同时含氯的腐蚀产物结构松散，致使流态突变点位的腐蚀产物易被冲刷脱落，形成严重腐蚀状态。

目录

第一个书签之前