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采暖系统用镀锌管,为啥三年就漏
前天 13:36   浏览:0   作者:管道

一个老小区的采暖改造,立管换成了镀锌管,入户支管也是镀锌。用了三个采暖季,顶层住户开始报漏水,位置在供水立管的第一个弯头,管壁一圈细密的小孔,像被针扎过。

物业的第一反应是水质。取了水样,pH 8.6,硬度不高,氯离子四十多,看着没什么问题。可 pH 8.6 这个数,恰恰说明了问题:按 GB/T 29044-2012 对供暖水的要求,pH 应该在 9.5 到 12.0。

采暖系统跟自来水系统是两种东西。水在系统里循环几年不换,温度高,含氧量受补水控制,pH 靠加药维持。这四条里,任何一条不达标,镀锌管都会出问题。

按供水、回水、室内支管三段看,答案会更清楚。

采暖系统立管弯头穿孔与水质指标示意

一、采暖水是一条什么水

集中采暖系统按 GB 50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》设计,热水温度常用 75 度供、50 度回,或者 85 度供、60 度回。散热器系统水温高,地暖系统水温低,45 度供、35 度回也常见。

水在系统里是闭式循环,正常情况下不换水,只补充泄漏和蒸发。系统容积按每千瓦 10 升左右估算,一个十万平方米的小区,系统容积能到几百立方米。

补水率是判断系统健康的核心指标。好的系统补水率在 1% 以下,差的系统能到 5% 以上。补水率高的系统,氧不断进来,水里的离子不断浓缩,腐蚀一定快。

水质按 GB/T 29044-2012 控制。这个标准对供暖水的要求是 pH 9.5 到 12.0,溶解氧不超过 0.1 毫克每升;对空调循环水的要求是 pH 7.5 到 10,氯离子不超过 250 毫克每升,总铁不超过 1.0 毫克每升,电导率不超过 2000 微西门子每厘米,钙硬度不超过 300 毫克每升,总碱度不超过 500 毫克每升。

二、pH 9.5 到 12:对锌是好消息

pH 9.5 到 12 这个区间,对锌是友好的。锌在偏碱的水里生成氢氧化锌,这层膜致密、稳定、不溶于水,能把后面的锌护住。pH 越高,膜越稳定,直到 12.5 左右开始转成可溶的锌酸根。

所以标准把供暖水的 pH 定在 9.5 以上,是有道理的。这个碱度不是为了防垢,是为了让钢和锌都进入钝化区。碳钢在 pH 10 以上也能形成钝化膜,腐蚀速率大幅下降。

开篇那个小区 pH 只有 8.6,还在钝化区的边缘。这个数值下,锌的膜不够稳定,遇到氯离子和氧就容易破。补加碱剂把 pH 提到 9.5 以上,是最便宜的一次改造。

反过来,pH 也不能太高。超过 12.5,锌开始溶解;超过 13,腐蚀速率上升很快。有些系统为了防垢把 pH 提到 12 以上,对钢是好事,对锌就不是了。加药要有上限,别一味往上加。

三、75 度的供水:坏消息在这

采暖供水温度 75 度,已经超过了镀锌管的安全线。

镀锌层保护钢,靠的是锌比铁活泼。这个关系在常温水里成立,水温超过 60 度以后会变。锌的腐蚀产物性质改变,电位往正向移动,某些水质条件下会超过钢的电位,保护关系反过来:锌还在,钢开始溶解。

表现就是开篇那种「针孔」。锌层看着完整,钢管上却是一圈密集的小孔,穿孔从管内往外走。孔的位置多在弯头、三通、变径这些流速变化的地方,因为那里氧的供应和冲刷都强。

回水 50 度,情况好一些。50 度还在安全线以下,锌能正常牺牲。但回水管里溶解氧低、流速低,容易沉积,沉积物下面是垢下腐蚀,这一头的失效模式跟供水不同。

所以采暖系统里,镀锌管的寿命是「分段」的:回水段能撑,供水段撑不住。立管如果从顶到底一根镀锌管,顶上那一段是供水,最热,最先坏。开篇顶层先漏,就是这个道理。

四、氧:补水带进来的

闭式系统本身不进氧,氧是补水带进来的。25 度时水与空气平衡的溶解氧约 8.3 毫克每升,补水进入系统时就是这个数。

补进来的氧会做两件事:氧化管壁的锌,氧化水里的亚铁离子。前者消耗锌层,后者生成铁锈,铁锈沉积在管底和散热器里,又成了垢下腐蚀的起点。

定压方式决定氧的补充速度。开式膨胀水箱直接跟大气连通,水一直饱和溶氧,这种系统最费管;闭式气压罐定压,如果气囊完好,氧进不来,如果气囊破了,气水混合,氧就进来了;补水泵定压,泵启动频繁说明系统在漏,漏点就是进氧点。

除氧的办法有热力除氧和化学除氧。小型采暖系统多用化学除氧,加亚硫酸钠或者联氨类药剂;大型系统用热力除氧,把水加热到 105 度左右,氧的溶解度接近于零。不管哪种,目标都是把溶解氧压到 0.1 毫克每升以下。

五、算一笔账:一米管一年的锌

假设一个系统的容积是 1000 升,补水率 1%,每天补 10 升。每升水含氧 8.3 毫克,10 升带进 83 毫克氧。

锌被氧化的反应是两摩尔锌配一摩尔氧,按质量算,一克氧能氧化约 4.1 克锌。83 毫克氧,理论上有能力氧化 340 毫克锌。

DN50 的镀锌管,每米内表面积约 0.167 平方米。按 85 微米锌层、锌的密度 7.14 克每立方厘米算,每平方米锌 607 克,每米管子内壁的锌约 101 克。

340 毫克每天,乘以 365 天,是 124 克每年。也就是说,1000 升的系统、1% 的补水率,一年补进来的氧,理论上足够消耗掉一米多 DN50 管子的全部锌层。

这个算例是理论上限,实际有一部分氧会被钢消耗,有一部分锌的腐蚀产物还能留在表面。但它说明了一个方向:补水率每提高一个百分点,锌的消耗就接近翻倍。补水率 5% 的系统,镀锌管撑不过三年。

这也解释了为什么老小区漏得比新小区快:老系统漏点多,补水率高,氧进得多,管子自然坏得快。

六、铝散热器和铜阀:电偶的两种方向

采暖系统里的金属不止一种。管子是镀锌钢,散热器可能是铸铁、钢制或者铝制,阀门和温控阀多是黄铜,水泵叶轮是不锈钢或者青铜。

铝散热器跟镀锌管相接,铝更活泼,铝成为阳极被牺牲。这时候坏的是散热器,不是管子。铝散热器在碱性水(pH 高于 9)里本身就会腐蚀,加上电偶,寿命更短。铝制散热器要求水质 pH 在 7 到 8.5,跟供暖水标准的 9.5 到 12 是矛盾的。所以铝散热器系统不能用高 pH 水质,这一点在选型时就要定下来。

黄铜阀门跟镀锌管相接,锌比铜活泼,锌成为阳极。这时候坏的是管子,位置就在阀门两侧。温控阀、平衡阀、放气阀,这些铜件周围半米内的管段,腐蚀速率明显高于管身。

断开的办法是绝缘。铜阀与镀锌管之间加绝缘垫片和绝缘套管,把电偶回路切断。这个做法在空调水系统里很常见,采暖系统里常被忽略,因为大家觉得水温不高、水质还行。实际上铜件周围的局部腐蚀,是采暖立管漏水的高发点。

法兰连接处的螺栓也是薄弱点。螺栓的锌层比管子薄,又处在缝隙里,往往是先锈的那个。这一点在 镀锌管配的螺栓,为啥比管子先烂 里算过账,采暖系统同样适用。

七、怎么选:供水、回水、室内支管

供水立管和干管不要用镀锌。75 度以上的水温,锌的保护关系会翻转,管子从里往外穿。这一段用焊接钢管或者无缝钢管,做内防腐,或者直接用不锈钢。

回水管可以用镀锌管。50 度以下,锌能正常牺牲,寿命跟水质和补水率挂钩。管径大、埋地的部分做外防腐。

室内支管要看系统形式。散热器系统支管短、拆装方便,用镀锌管可以接受;地暖系统埋在地面下,一旦漏水就要砸地面,不能用镀锌,用 PE-RT 或者 PEX。

跟散热器的接口要用转换接头,不要直接把镀锌管拧进铝散热器。中间加一段不锈钢或者黄铜过渡,再配绝缘垫,把电偶隔开。

管道外面的伴热和保温也要配套。采暖管道本身是热的,保温是为了减少散热,不是为了防冻;但室外段、楼梯间、管井这些位置,防冻还是要考虑。镀锌管要伴热,用电伴热还是蒸汽 里比较过两种伴热方式的适用场合,可以按位置选。

八、老系统改造与保养

改造前先做一次水质全分析,重点看 pH、溶解氧、总铁、氯离子、电导率。pH 低于 9.5 的先加碱,溶解氧高的先除氧,这两步做完再谈换管。

查漏点。补水率是判断依据,把系统分成几个区,分别计量补水,找出漏得多的区。漏点不堵,换什么管都白搭。

停运期保养要做。采暖季结束后,系统要么满水保养,要么干燥保养,不能半管水放着。半管水的位置是氧浓差腐蚀最重的地方,一个夏天能蚀出一道沟。

顶层和末端的立管要重点检查。这两个位置水温高、流速低、容易积气,是针孔穿孔的高发点。停暖后逐根测厚,比漏了再抢修省事。

已经漏的管段,补焊只能应急。镀锌管焊接会烧掉锌层,焊口附近很快又漏。正确做法是整段更换,或者在漏点加卡箍接着用,等下个采暖季统一换。

采暖系统的管材、管件、阀门、保温如果一次要配齐,把热源形式、供回水温度、系统容积、补水率、水质列成清单发到钢管动力,做焊接钢管、镀锌管、不锈钢管和保温材料的厂能按段配,温度和材质都能对上。钢标控公众号里也整理过采暖系统的选材对照,可以对着核一遍。

采暖系统能用镀锌管吗?

分温度。回水 50 度以下可以用,锌能正常牺牲保护钢;供水 75 度以上不要用,超过 60 度后锌的保护关系会翻转,钢管从里往外穿孔。室内散热器支管可以用,地暖埋地管不能用。

供暖水的 pH 应该控制在多少?

按 GB/T 29044-2012,供暖水 pH 9.5 到 12.0,溶解氧不超过 0.1 毫克每升。这个碱度让钢和锌都进入钝化区。超过 12.5 锌会转成可溶的锌酸根,加碱要有上限。

为什么顶层立管先漏?

顶层是供水,水温最高,超过 60 度后锌的保护关系翻转,钢成为阳极;顶层又容易积气,气袋下方是氧浓差腐蚀区;立管顶部流速低、弯头多。三个因素叠加,针孔最先出现在这里。

补水率多少算正常?

1% 以下算好,2% 要查漏,5% 以上说明系统有明显漏点。补水带进溶解氧,补水率每提高一个百分点,锌的消耗接近翻倍。查腐蚀先查漏,比加药有效。

铝散热器配镀锌管,坏的是哪个?

坏的是铝散热器。铝比锌活泼,在电偶里成为阳极。而且铝散热器要求 pH 7 到 8.5,跟供暖水 9.5 到 12 的要求矛盾,碱性水里铝本身就会腐蚀。选铝散热器时水质要先定。

数据来源:来自公开网络。

钢管动力,关联公众号:钢标控。

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