城市輸水管廊、居民儲(chǔ)水箱、水龍頭、凈水機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域,常采用304系及316系不銹鋼產(chǎn)品。
目前城鎮(zhèn)住宅建筑飲用輸水管道常用的材料為碳鋼或塑料材料。在許多情況下,采用不銹鋼作為輸水管道更有優(yōu)越性,概括起來有如下優(yōu)勢(shì):
(1)不銹鋼耐蝕性很好。這一品質(zhì)在所有的飲用水中都不變,包括軟水,而且對(duì)于大型建筑物尤其重要;
(2)不銹鋼管道系統(tǒng)特別堅(jiān)固,而且還有韌性,不易破裂;
(3)不銹鋼管網(wǎng)不受高速水流的影響,耐沖擊;
(4)不銹鋼系統(tǒng)具有維修成本低和壽命周期成本優(yōu)越的特點(diǎn);
(5)除滅菌劑外,不銹鋼管網(wǎng)不需要任何水處理化學(xué)制劑;
(6)不銹鋼無毒;
(7)不銹鋼回收再利用率很高,是綠色環(huán)保材料,其本身的再利用率為100%。
304不銹鋼在氯化物含量達(dá)到0.02%的天然水中很少發(fā)生縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕;316不銹鋼在氯化物含量高達(dá)0.1%的水中同樣很少受到影響。英國允許的氯化物濃度最高為0.04%,實(shí)際應(yīng)用中的中等濃度低于0.003%。因此,這兩種合金都適用。對(duì)于氯化物含量較高的水和某些不確定的環(huán)境,應(yīng)使用316不銹鋼。許多經(jīng)驗(yàn)和資料表明:在民用系統(tǒng)常用的溫度下,氯化物含量低于0.025%的飲用水中不大可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。
在不銹鋼輸水管網(wǎng)鋪設(shè)與安裝時(shí),要防止管道外部腐蝕,應(yīng)將氯化物污染降至最低程度。因此,如果需要絕緣,與不銹鋼一起使用的材料氯化物含量應(yīng)該很低。當(dāng)絕緣材料與外部的潮濕氯化物接觸時(shí),應(yīng)使其保持干燥(如加一層塑料罩)或加阻擋層(如用厚度在0.06mm以上的鋁箔覆蓋起來,鋁箔的重疊量為50mm)或在不銹鋼與絕緣材料之間加涂層。
在不銹鋼輸水管網(wǎng)安裝與調(diào)試時(shí),為了保證管網(wǎng)達(dá)到最佳性能,特別是在大型建筑物中:
a. 水平管道應(yīng)有一定的坡度;
b. 設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)有死角;
c. 水中氯化物含量較高時(shí),作為防止局部腐蝕的附加措施,應(yīng)選用316不銹鋼,它比304不銹鋼更好;
d. 選用氯化物含量低的絕緣材料(水溶氯化物離子<0.05%),避免氯化物聚集在管道的外表面;
e. 如果絕緣材料的外側(cè)可能要暴露于濕氯化物中(例如:沿海環(huán)境),應(yīng)防止氯化物滲透到管子上;
f. 應(yīng)使用適于不銹鋼的密封劑和抗磨損潤滑劑(氯化物含量低);
g. 如果調(diào)試時(shí)對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行了水壓試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)立即將管道中的水排盡。
在飲用水系統(tǒng)中考慮并采用不銹鋼的主要原因是不銹鋼不會(huì)給飲用水帶來不銹鋼所含任何種類金屬的污染。自1965年以來,不銹鋼一直用于水處理廠大型中央控制重力過濾器,在飲用水系統(tǒng)中所用的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼種是304L不銹鋼或是316L。316L不銹鋼含有2%~3%的鉬,耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能更好,在腐蝕性嚴(yán)重的環(huán)境下,其性能優(yōu)于304L。最好使用含碳量最大為0.03%的低碳“L”級(jí)鋼種,而不是含碳量最大為0.08%的普通鋼種。在有些環(huán)境中,例如在氧化性化學(xué)環(huán)境,而不是在飲用水環(huán)境中,焊接的熱能會(huì)使含碳量在0.03%以上的不銹鋼的耐腐蝕性能降低。因此,良好的實(shí)踐都要求采用低碳鋼種304L和316L型不銹鋼。當(dāng)用薄板材料制造焊管時(shí),不銹鋼薄板的表面加工一般是2B,這種表面加工很適用于飲用水用途。
通常,在潔凈、流速大于0.5~0.6m/s的水中,不銹鋼的性能最好。在原水中,最低設(shè)計(jì)流速為1m/s,以便減少沉積物。提高流速可降低由水垢所造成的天然縫隙。當(dāng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行處于可能產(chǎn)生水垢沉積物條件時(shí),應(yīng)定期利用高壓水流進(jìn)行沖洗。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留出沖洗用口。當(dāng)用氧化劑,例如氯和高錳酸鉀對(duì)原水進(jìn)行處理時(shí),形成黑色的Fe-Mn沉積物,應(yīng)對(duì)此特別注意。一般來說,F(xiàn)e-Mn沉積物對(duì)304L不銹鋼沒有壞處,但是,在焊縫附近的氧化皮沒有去除的情況下,焊縫附近還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沉積縫隙腐蝕。
不銹鋼輸水管施工設(shè)計(jì)時(shí),水平管道要有一定坡度,以便能將水排盡,包括支撐點(diǎn)間的最低點(diǎn)。在原水管道上,要有檢查和沖洗沉積物、雜物用的進(jìn)出口。在流速最大為23m/s的情況下,不銹鋼具有良好的性能。一般良好的設(shè)計(jì)流量可最大限度地降低細(xì)菌形成生物堆和造成微生物腐蝕(MIC)的機(jī)會(huì)。減少沉積物和腐蝕的最低流速:有沉淀物的原水流速為1m/s,沉淀物很少的凈水流速為0.5~0.6m/s;避免水不流動(dòng)和有死頭。
不銹鋼表面壓入的鐵鱗會(huì)造成銹印,在有些情況下會(huì)成為腐蝕的源頭。ASTM A380內(nèi)所論述的硝酸和其他鈍化處理不能完全有效地去除壓入鐵鱗和其他表面缺陷。使用硝酸-氫氟酸進(jìn)行酸洗可去除壓入鐵鱗和有表面缺陷的金屬表層。然后,金屬表面鈍化,達(dá)到最佳耐腐蝕狀態(tài)。如果不能采用硝酸氫氟酸進(jìn)行酸洗,就可采用機(jī)械的方法去除壓入鐵鱗。可采用的方法有:采用中等和細(xì)粒度的磨料,如干凈的吊掛砂輪、粘輪或利用干凈磨料噴丸,如用玻璃珠、石榴石、核桃殼等進(jìn)行噴丸處理。還可利用手提電解拋光裝置去除壓入鐵鱗和回火色。檢查壓入鐵鱗去除的有效方法是ASTM A380規(guī)定的水濕及干燥工藝。程序要求用蒸餾水、去離子水或淡水弄濕表面,然后進(jìn)行烘干。在弄濕并烘干后,表面應(yīng)無銹斑或其他腐蝕產(chǎn)物的痕跡。A380中所論述的對(duì)壓入鐵鱗孔隙率試劑試驗(yàn)更靈敏,但不太適用于飲用水系統(tǒng)。