二氧化碳管道，到底能不能用镀锌管

一个钢结构厂，二保焊的二氧化碳从汇流排接到十二个工位，管道用的是 DN25 镀锌管，总长七十多米。用了大半年，焊工反映气流越来越小，有的工位调大流量阀也不见好。

拆开管道末端，倒出来一小堆灰白色的粉末，还有几片剥落的锌皮。再看减压器出口的滤芯，糊了一层白泥。

这个案例里，镀锌管并没有「不能用」，问题出在气源带水、管道没做排水、末端没装过滤。二氧化碳本身对锌不算凶，带水的二氧化碳才是。

二氧化碳管道能不能用镀锌管，答案取决于三件事：气态还是液态、干还是湿、工业级还是食品级。三件事的组合不同，结论完全相反。

一、干燥的二氧化碳，对锌基本无害

二氧化碳在常温常压下是惰性的，它不会像氧气那样直接把锌氧化掉。锌在干燥的二氧化碳里，表面会生成一层薄而致密的碳酸锌，这层膜反而起保护作用。

问题出在水。二氧化碳溶于水生成碳酸，这是一个弱酸，一级电离常数是 4.3 乘 10 的负 7 次方。常压下饱和了二氧化碳的水，氢离子浓度大约是 1.2 乘 10 的负 4 次方摩尔每升，pH 在 3.9 左右。

锌在 pH 低于 6 的环境里开始明显溶解，pH 4 左右是它的一个腐蚀高峰区。这个酸还跟硫酸、盐酸不一样，它是「储备酸」：水里的二氧化碳被消耗掉，管道里存的二氧化碳又溶进去，酸性不会因为中和而消失。

所以真实的腐蚀场景是这样的：气源带水，水在管底积成一层，二氧化碳溶进去变成碳酸水，管底的锌层被一点点吃掉，生成白色的碳酸锌和氢氧化锌，剥落下来堆在管底，堵住下游的滤芯和小孔。

二、四种工况，四个结论

第一种，焊接保护气，气态、低压、干燥。压力一般 0.1 到 0.3 兆帕，气源经过减压和干燥，露点在负 40 摄氏度以下。这种工况镀锌管可以用，而且是常用做法。前提是管道要吹扫干净、末端装过滤器、定期排水。

第二种，二氧化碳灭火系统。这一档的规定很明确，管道要用无缝钢管，内外表面镀锌，依据是 GB 50193-93（2010 年版）《二氧化碳灭火系统设计规范》。注意两个词：无缝、镀锌。用的是无缝钢管做的镀锌管，不是普通镀锌焊管。

为什么灭火系统要用无缝管。高压储存的二氧化碳容器设计压力到 15 兆帕，喷放瞬间管道内温度因为节流膨胀骤降到零下 20 到零下 40 摄氏度，管道还要承受冲击和振动。焊管的焊缝在这种工况下是薄弱环节，无缝管的整体性更好。

第三种，食品级或者高纯二氧化碳。这一档不能用镀锌管。食品添加剂二氧化碳执行 GB 1886.228-2016，对纯度、气味、杂质有严格要求，管道内壁的锌层会析出金属离子，还会脱落颗粒。这类系统用不锈钢，内壁抛光，焊接或卡压连接。

第四种，液态二氧化碳或者含干冰的低温段。这一档不建议用镀锌焊管。液态二氧化碳在管道里节流会生成干冰，干冰温度零下 78.5 摄氏度，会在弯头和阀门处堆积成块，堵死管道。低温加上温度交变，焊缝和螺纹接头反复收缩，渗漏风险高。

三、干冰堵塞是怎么回事

二氧化碳的三相点在 5.18 巴、零下 56.6 摄氏度。压力低于这个值，液态二氧化碳不存在，直接变成气体和固体。

管道里如果局部压力降到 5 巴以下，比如阀门后、弯头处流速快的地方，二氧化碳就会闪蒸，一部分变成干冰。干冰是固体颗粒，跟着气流走，遇到弯头、变径、滤网就停下来堆着，越堆越多，到头来把通道堵死。

镀锌管的内壁在这里帮了倒忙。热镀锌的管内壁有锌瘤，粗糙度比无缝管高，干冰颗粒更容易附着。管径选得偏小、流速偏高，闪蒸更明显，堵得也更快。

避免的办法有三条：管径放大一档，让流速降下来；减少弯头，用大半径弯；在易堵位置设排凝或者可拆卸的短节。已经堵了的，不要用明火烤，干冰受热直接升华成气体，体积膨胀几百倍，管内压力骤升会炸管。正确做法是拆开下游法兰，让它自然升华。

四、焊接保护气管道怎么做才不出问题

气源先解决水。汇流排前面要有干燥器，露点控在负 40 摄氏度以下。很多厂图省事，直接用钢瓶气，钢瓶气本身比较干，但一瓶用到底的时候会带出冷凝水，所以汇流排要设排水阀，每班放一次。

管道要有坡度。水平管朝气流方向下坡，坡度不小于千分之三，最低点设排水。管道如果拉平，水就积在中间，两头都排不掉。

末端要过滤。每个工位前面装一个 5 微米的气体过滤器，再加一个流量计。过滤器是耗材，三个月换一次，压差超过 0.05 兆帕就该换。这一个滤芯能挡掉大部分锌粉，保护焊机的气阀。

管径按流量选，别按经验凑。十二个工位，每个工位二保焊峰值流量按 20 升每分钟算，同时使用系数取 0.6，总流量约 144 升每分钟。DN25 的管内径 27 毫米，这个流量下流速只有 4.2 米每秒，压损很小；换成 DN15，流速到 13 米每秒，压损翻十倍，末端气压就不稳了。

管道装完要吹扫。镀锌管内的锌渣和切割毛刺，吹不干净就会跑到焊机里。吹扫的标准和做法，跟压缩空气管道一样，流速不小于 20 米每秒，靶板检验合格为止。

焊接施工的时候，锌烟防护不能省。二氧化碳管道多是丝接或者沟槽，需要焊接的部位不多，但只要有焊，就有锌烟。防护的做法在 镀锌管焊接，锌烟怎么防 里有具体措施。

五、算一笔腐蚀的账

假设管道里真的积了水，形成 pH 4 的碳酸环境。锌在这个条件下的腐蚀速率，实验室数据在每年 100 到 300 微米这个量级，具体看温度、流速和氧含量。

热镀锌管的锌层按 85 微米算，除一下，三到十个月。这个数字跟前面那个钢结构厂的情况对得上：大半年，管底一层白泥。

反过来，如果气源干燥，露点负 40 摄氏度，管内基本没有液态水，锌层的消耗速率降到每年 1 微米以下，85 微米能用几十年。这就是「干」和「湿」的差别，不是几倍，是两个数量级。

所以判断一条二氧化碳管道能不能用镀锌管，先别问材质，先问三个问题：气源露点多少、管道有没有排水、末端有没有过滤。三个都做到，镀锌管没问题；有一个没做到，多好的管材也白搭。

六、已经用了镀锌管，怎么补救

第一步是查水。在管道最低点装一个排水阀，每天放一次，看放出来的是气还是水。有水，说明干燥器失效或者钢瓶带水，先解决气源。

第二步是加过滤。在主管末端和每个工位前加装过滤器，精度 5 微米，带自动排水。这一项投入不大，能挡住已经产生的锌粉。

第三步是测厚。用超声波测厚仪在弯头外侧、管底这些容易减薄的位置打点，跟原始壁厚对比。减薄超过 20% 的管段要换。

第四步是评估要不要换材质。如果这条管线是长期、连续、高流量的生产用气，建议把主管换成不锈钢管或者无缝钢管，镀锌管只留作支管。一次投入，省掉后面反复清管的麻烦。

另外两种气体的管道，做法可以对照着看。氧气管道的禁忌比二氧化碳多，镀锌管能走氧气吗 里讲了脱脂和流速限制；压缩空气的管径和压损，镀锌管能走压缩空气吗 里有完整的算例。

二氧化碳管道的管材、管件、汇流排、过滤器、流量计，规格配套起来比较杂，尤其是高压段和低温段对材质的要求不一样。把压力、温度、流量、纯度等级、连接方式列清楚发到钢管动力，做气体管道的厂家能按工况配材质，也能把哪些段必须用无缝管说明白。

数据来源：来自公开网络。

钢管动力，关联公众号：钢标控。