一个注塑车间，六台冷水机组的冷却水走的是开式循环。屋顶一座 200 吨的冷却塔，塔下集水盘接循环泵，泵出口到机组是一排 DN150 的镀锌管。系统 2023 年改造，管子全换新的，做的人说循环水不脏，镀锌管足够了。

去年冬天，泵房地面开始有水。找了两天才找到，是泵出口一个弯头的内弧侧，一个针眼大的孔，往外渗。补了以后，今年春天另一处又漏。两次漏点都在弯头和焊缝附近，管身反而还好。

先给结论：冷却塔系统的水不是普通自来水，是被浓缩过的含盐含氧水，还常年带着微生物黏泥。锌在这种水里的消耗速率是大气环境下的十几倍到几十倍。镀锌管做冷却水主管，两年左右就会进入漏点期，而且是局部点蚀，不是均匀减薄，事前看不出来。

一、循环水是被浓缩过的水

开式循环冷却系统里，水在冷却塔里蒸发，蒸发只带走纯水，水里的盐分留下来。为了不让盐分无限累积，系统要排掉一部分水，再补进新水。补水里的盐被留在系统里，浓度就上去了。

这个倍数叫浓缩倍数。工程上常用的算法是循环水的氯离子浓度除以补水的氯离子浓度。GB/T 50050-2017 给出的常规运行区间是 3 到 5 倍。

算一笔账。补水氯离子 50 毫克每升，浓缩 4 倍，循环水就是 200 毫克每升。补水硬度 150 毫克每升，循环水 600。所有的离子都在同步放大，包括对锌不友好的氯离子、硫酸根。

浓缩倍数越高，越省水，但对管材越不友好。有些厂为了节水把浓缩倍数提到 6 以上，水费省了，管道和换热器的检修费翻倍。这笔账要一起算。

除了盐分，循环水还是充氧的。水在冷却塔里被喷成水滴、流成水膜，和空气充分接触，溶解氧接近饱和。含盐加充氧，是腐蚀的两个加速器。

二、规范划的三条线

GB/T 50050-2017 第 3.1.5 条对间冷开式系统的换热设备给了几条硬指标。循环冷却水管程流速应大于 1.0 米每秒，壳程流速应大于 0.3 米每秒；设备传热面冷却水侧壁温不宜高于 70 摄氏度；污垢热阻不应大于 3.44 乘 10 的负 4 次方平方米开尔文每瓦；黏附速率不应大于 15 毫克每平方厘米每月；碳钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于 0.075 毫米每年，铜合金和不锈钢设备应小于 0.005 毫米每年。

这几条里，0.075 毫米每年是碳钢的红线。注意这是碳钢的数字。镀锌管表面是锌，锌在循环水里的腐蚀速率比碳钢高还是低，取决于水质：pH 偏碱、有阻垢缓蚀剂的时候，锌的腐蚀速率可能低于碳钢；氯离子高、有微生物黏泥的时候，锌的腐蚀速率可能高出好几倍。

还有一条是流速。流速低，黏泥和垢容易沉积，沉积的地方就是垢下腐蚀的起点；流速高，冲刷腐蚀和磨损上来了。1.0 米每秒这个下限，是为了让水把沉积物带走。

镀锌管做冷却水管，管径往往按经验取，实际流速偏低。DN150 的管子过 100 立方米每小时，流速 1.57 米每秒，还行；如果只过 50 立方米每小时，流速 0.79，低于规范下限，管底就开始积泥。

三、锌在循环水里能撑多久

大气环境里，锌的腐蚀速率在乡村是每年 1 到 2 微米，工业区 3 到 5 微米，海边 5 到 8 微米。这个速率下，21 微米的锌层能撑五年以上。

循环冷却水里的数字完全不同。含盐、充氧、温度 32 到 37 度、还带微生物，锌的消耗速率普遍在每年 30 到 60 微米。热镀锌管 300 克档锌层 21 微米，半年到八个月就见钢；500 克档 35 微米，一年左右。

见钢以后不是均匀腐蚀，是点蚀。循环水里的氯离子破坏钝化膜，在局部形成小阳极，蚀坑往深处钻。蚀坑往里的推进速度可以是均匀腐蚀速率的五到十倍。这就是为什么管身看着还好，弯头已经穿了。

弯头为什么先穿，原因和除尘管道类似：弯头处流态紊乱，局部流速高，冲刷腐蚀重；弯头的内弧侧在成型时可能有皱褶或者减薄；弯头焊缝的热影响区组织不均，耐蚀性下降。三个因素叠在一起。

四、冷却塔上的三个高危位置

冷却塔系统里，管道的腐蚀不是均匀分布的，有三个位置特别容易出问题。

第一个是集水盘液面附近。水位上下波动，管壁一会儿泡水一会儿暴露在湿空气里，这叫干湿交替。干湿交替条件下，锌表面反复经历湿润和干燥，腐蚀产物来不及形成保护层就被冲掉，腐蚀速率比全浸状态高好几倍。

第二个是喷淋区和填料下方。水在这里被溅成雾，空气中的氧充分溶解，水流冲击管壁，冲刷腐蚀和氧去极化叠加。这一段如果是镀锌管，锌层消耗最快。

第三个是泵的进出口。泵出口流速高、压力波动，泵入口有负压区和涡流，两处都是冲刷腐蚀的重灾区。泵入口如果管径偏小，流速过高，还会产生汽蚀，汽蚀对金属的破坏比腐蚀快得多。

这三处的共同点是：水、氧、流动三者都在，缺一个都不至于这么快。设计的时候把这几段的材质单独提一档，比整系统升级省钱。

五、微生物是躲在后面的那只手

循环水的温度 32 到 37 度，是微生物最舒服的区间。水里的有机物、空气中的灰尘、补水的营养盐，都给微生物提供了食物。冷却塔的填料和集水盘是微生物繁殖的温床。

微生物繁殖以后形成生物膜，粘在管壁上。生物膜下面的环境是缺氧的、酸性的，pH 可能只有 4 到 5。这个环境下锌溶解得很快，而且腐蚀产物被膜封住出不来，越积越浓，形成自催化。

生物膜还会捕捉水中的悬浮物，形成黏泥。黏泥堵在流速低的地方，流速更低，沉积更多，形成一个正反馈。管内壁的黏泥厚度超过一毫米，换热效率就明显下降，同时垢下腐蚀开始。

微生物的控制靠杀菌剂和旁流过滤。氧化性杀菌剂比如次氯酸钠、二氧化氯，非氧化性的比如异噻唑啉酮，交替使用避免抗药性。旁流过滤把一部分水引出来过滤，降低浊度。这两项做好，黏泥问题能控制住，管道的寿命能延长不少。

水质该测哪些项，思路和给水系统不一样。循环水看的是氯离子、总硬度、总碱度、浊度、总铁、异养菌总数、黏泥量，这几项决定腐蚀和结垢的走向。镀锌管水质，要测哪些指标 里的清单可以作为基础，再补上循环水特有的项目。

六、想用得久，有四条路

第一条是控水质。把浓缩倍数压在 3 到 4，氯离子控制在 500 毫克每升以内，浊度控制在 10 NTU 以内，异养菌控制在每毫升 10 的 5 次方以内。这一条最省钱，也最需要人盯。

第二条是加药。阻垢缓蚀剂加分散剂，让钙镁离子不结垢、让已经形成的垢保持分散状态。加药要按保有水量和补水水质标定，不能一个配方用到底。

第三条是换材质。碳钢管内壁做环氧涂层，涂层厚度 200 微米以上，附着力要好；或者直接上不锈钢、玻璃钢、HDPE。冷却水温度不高，塑料管的耐温够用，价格也比不锈钢低。

第四条是改设计。把泵出口、冷却塔喷淋这些高危段的管材单独提档；把管径放大一档，让流速落在 1.0 到 1.5 米每秒之间；把死水管段取消，避免长期不流动的支管。

这四条不是选一条，是搭配着用。只换材质不管水质，不锈钢也会被氯离子点蚀；只加药不控浓缩倍数，药量越加越大，成本反而高。

七、什么时候该换管

镀锌管在循环水系统里的失效，有一个比较清晰的时间线。

第一年，锌层还在，管内壁发暗，水质正常。第二年，锌层局部消耗，出现零星锈点，过滤器里的铁锈增多，泵的电流略微上升。第三年，开始出现针孔渗漏，位置集中在弯头和焊缝。第四年以后，漏点会越来越密。

判断的标准可以看三条。一是过滤器清洗频率，如果从一个月一次变成一周一次，说明腐蚀产物明显增多。二是泵的扬程和流量，如果同样开度下流量下降，可能是管内壁结垢或者堵塞，压力表读数会露出来，镀锌管用了十年，水压为啥变小 里那套排查方法同样适用。三是挂片试验，在回水管上挂一片和管材相同的试片，三个月取出来称重，算出腐蚀速率，超过 0.075 毫米每年就该考虑换管了。

换管的时候有个经验：不要整段整段换同一种材质。高危段用高一级的材质，普通段用经济材质，把钱花在刀刃上。

还有一个细节，循环水系统的管道改造，最好趁着停机检修做。带着水改，切口进水，新管还没用就先锈了一层。改完要冲洗，把切割的铁屑和杂物冲干净，不然这些东西会卡在泵和换热器里。

八、采购和验收

循环水管道的采购单，管径、壁厚、材质之外，要写清介质和工况：循环冷却水，氯离子多少，温度多少，浓缩倍数多少，是否加药。

如果是镀锌管，锌层要写克重，最好写 500 克档以上。300 克档在循环水系统里撑不过一年，省下来的钱不够一次抢修。

如果是涂层管，要写涂层材质、厚度、执行标准，还要写切口和焊缝的补涂方式。涂层管的失效百分之八十从切口开始。

安装完要做水压试验，试验压力按设计压力的 1.5 倍，稳压检查。循环水系统还要做冲洗，冲洗流速不低于 1.5 米每秒，冲到出水浊度和进水接近为止。

冷却塔系统的管道口径大、弯头多、材质要求还不一样。把水量、水质、温度、材质要求一次写清发到钢管动力，做碳钢管的、做涂层管的、做塑料管的都能报，比对起来心里有数，也不至于被一句「循环水不脏」带偏。

数据来源：来自公开网络。

钢管动力，关联公众号：钢标控。