【对话PAM工程师】第十七期-污水用球墨铸铁管内衬水泥的奥秘

第十七期话题 污水用球墨铸铁管内衬水泥的奥秘

众所周知，城市污水主要来自：

相对于给水(pH值为6.5～8.5)（数据源于《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》），污水中的有机物、氮磷等含量大幅度升高，pH范围也相对较大（一般pH=5.5~8.5），颗粒物也相对更多。自然，对用于输送污水的管材内衬的耐化学腐蚀、耐磨性能提了更高的要求。

输送污水的管材，应该采用什么材质的内衬？

随着国家对环保的要求越来越高，污水用球墨铸铁管因其漏损率低、使用寿命长、耐腐蚀耐磨性能等优势逐步替代了其他污水管材。根据即将要发布的《排水工程用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T26081-XXXX，4.6.3.1.1要求，输送污水时，应采用铝酸盐水泥砂浆内衬。国际标准ISO7186、EN598也早有相关要求。EN545-2010中，给出几种常见的水泥内衬的pH适用范围入下表。

由表1不难看出，HAC（氧化铝＞50%的铝酸盐水泥）是污水用球管内衬更好的选择，可以用于输送pH=4-14的污水，远远超过生活污水的范围。

铝酸盐水泥耐化学腐蚀、耐磨的原理是什么？

• 生活污水具有腐蚀源主要来源两个方面：

一方面是因为生活污水pH一般是5.5~8.5，本身就具有酸性和碱性等具有腐蚀性的物质。

另一方面，如前文提到，管道内的污水含有溶解氧、二氧化碳、硫化物等腐蚀性介质，会在管道内壁发生一系列的化学反应，从而对管道内壁造成腐蚀。

主要是污水中的SO₃，在厌氧菌的作用下，被还原为H₂S，H₂S饱和之后从污水中逸出，被附着在管道表面的硫杆菌吸收消化，最后代谢为腐蚀性物质硫酸，腐蚀机理示意如图1。

图1腐蚀机理示意图

• 铝酸盐水泥耐化学腐蚀、耐磨原理

铝酸盐水泥的水化产物是铝酸钙和水化铝胶Al(OH)₃：

»铝酸钙，硬度高强度大，具有较强的耐磨性能，能够有效抵抗水、淤泥和砂的磨蚀。

»水化铝胶Al(OH)₃，在弱酸弱碱条件下，非常稳定，具有很强的耐化学腐蚀性能，在城市污水范围pH= 4~10之间几乎不溶解，起到强有力的保护作用👐。

铝酸盐中的铝离子：

»一定程度上，铝离子，抑制附着在管道表面的硫杆菌（分泌物为腐蚀性极强的硫酸）活性。铝酸盐水泥比硅酸盐水泥具有更强的中和酸的能力，在等量的硫酸腐蚀下，铝酸盐水泥的消耗更少♻。

铝酸盐水泥耐化学腐蚀、耐磨性能由什么决定？

铝酸盐水泥耐化学腐蚀、耐磨性能由其主要成份氧化铝的含量决定，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。

• 那氧化铝含量要如何进行具体检测 

根据即将要发布的《排水工程用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T26081给出具体检测方法，共分为三步，即取样制样、化学检测和判定。

其中，取样制样有两种方法。（🔈剧透：具体检测方法，请等下回视频分解）

• 检测结果按照G.3判定；

»按照G.1检测时，即表面有水泥富集浆层的水泥砂浆内衬样品中Al₂O₃含量均不小于40%，判定为铝酸盐水泥砂浆内衬。

»按照G.2检测时，即取样后清理表面灰尘和杂质的水泥砂浆内衬样品中Al₂O₃含量均不小于30%，判定为铝酸盐水泥砂浆内衬。

由于实验方法误差，要求铝酸盐水泥中Al₂O₃的含量到达50%，方能保证实验结果合格。

污水管国标GB/T 26081对水泥内衬耐腐蚀、耐磨性能有什么要求？

为了保证水泥内衬的耐腐蚀、耐磨性能，污水管国标GB/T26081要求内衬水泥必须通过相关耐腐蚀、耐磨型式试验，而且对试验环境的要求比通常情况更为苛刻。

耐化学腐蚀型式试验

GB/T26081-XXXX中5.5定义，

“除仅用于输送雨水的管道外，管和管件按照7.5试验时，应分别暴露在酸溶液（pH=3）和碱溶液(pH=13)里各6个月。6个月的试验后应符合下列规定：

——水泥砂浆内衬厚度的减少值不应大于0.2mm。”

图2耐化学腐蚀型式试验示意图

耐磨性型式试验

GB/T26081-XXXX中5.6定义，

“按照7.6试验时，采用平均直径为6mm天然硅质砂，达到高于仰拱38mm±2mm的高度，管内有足够的水达到同一高度。50000个循环周期以后应符合下列规定：

—— 水泥砂浆内衬的磨损厚度不应大于0.6mm。”

图3耐磨性型式试验示意图

穆松桥球墨铸铁污水管内衬的极限挑战

穆松桥 耐腐蚀试验

试验条件：

耐腐蚀试验

由试验结果表格中不难发现，高铝水泥（氧化铝含量≥50%铝酸盐水泥）是参与实验的几种水泥内衬中表现最优异的，腐蚀深度仅为0.6mm，耐腐蚀性能甚优于抗硫酸盐水泥。

穆松桥 耐磨性试验

穆松桥跟德国DARMSTADT大学实验室合作，验证高铝水泥内衬的耐磨损性能，结果如图示：
 

从上图看到，随着磨损次数的增加，高铝水泥内衬磨损度缓慢升至0.5毫米左右之后几乎不变，而普通水泥管磨损度基本呈线性增长，并没有变缓的趋势。

并不是所有污水用球墨铸铁管都采用铝酸盐水泥内衬，也并不是所有的铝酸盐水泥内衬都能叫做高铝水泥内衬！

穆松桥高律®污水用球墨铸铁管采用高铝水泥内衬，其氧化铝含量＞50%，耐化学腐蚀、耐磨、且内壁光滑，从而保证污水管网安全稳定的运行。