大规模地下水管腐蚀的启示

通过Shivananda您正在|最后更新:2018年12月27日

关键的外卖

美国和加拿大每年因水管断裂而损失高达10亿美元。位于腐蚀性土壤中的铸铁和球墨铸铁管道的防腐可能过期。

在北美，2012年至2018年的六年间，地下水管破裂率上升了27%，破裂率上升的原因是铸铁Pipes的比例要高得多，为43%。约28%的故障直接归因于腐蚀。然而,失效模式如铸铁和纵向裂缝和铸铁和纵向裂缝球墨铸铁管道也可能由于腐蚀，因为水的主要故障相关的严重程度腐蚀性土壤条件。约75%的公用事业公司了解其部分水管所在地区的腐蚀性土壤条件。

有迫切需要为了通过采用减少失败率的实质性努力天主教的保护(CP)在某些情况下为外管表面提供额外的涂层和衬里。

地下水管断裂的幅度

美国和加拿大每年因水管断裂而损失高达10亿美元。平均每天有700个水主电源故障，故障每年可以达到250,000。缺乏有效防腐可能是失败的主要原因黑色金属管道主要用于供水系统。

由于多年的忽视，该州的地下水管可能有10%的水漏到地下，同时由于饮用水污染也造成了严重的健康问题。犹他州立大学(Utah State University)地下结构实验室(Buried Structure Lab)的研究员史蒂文•福克曼(Steven Folkman)在一项调查的基础上发表了一份报告，调查了至关重要的公共资产——地下水分配系统的关键状况。（史蒂文民俗，美国和加拿大的水主要休息率：全面研究，2018年）。

犹他州立大学曾在2012年发布过一份类似的报告，六年后的这份新报告应该会让人大开眼界——因为它发现地下管道破裂在六年内增加了27%。(平均恶化房价从每100英里的11英里增加到每100英里的14千分之一增加。）

表1.管道休息率趋势（2012年至2018年）。

类型的管	管道断裂率的变化
石棉水泥管道	46％
铸铁管道	43％
球墨铸铁管	13％
混凝土钢缸（CSC）管道	- 43%
PVC管	- 10％

管道断裂速率（表2）是用于评估水分配管道系统的条件的临界测量，这是将饮用水分配给家庭和企业的管道。由于大多数水管网络是地下的，因此在中断变得无法管理之前，它不会受到应得的注意。（对于广泛报道的示例，阅读腐蚀在燧石水危机中的作用)。污水基础设施也处于类似的情况。

表2。自来水总管每年每100英里管道长度的基本破裂率。

类型的管	每年每100英里管道长度的基本破裂率
铸铁管道	34.8.
球墨铸铁管	5．5
PVC管	2．3
钢管	7.6
石棉水泥管道	10.4
其他材料管道	12．4

我们可以从管道休息的数据中学习什么

这些数字表明，金属管道的主要失效可直接或间接归因于腐蚀。由于腐蚀而削弱的管道结构会在管道表面产生裂缝，导致管道失效。

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关于管道材料，铸铁和石棉水泥水源的破裂率最多。铸铁管的管道休息率从24.4休息时间增加了43％至每100英里的34.8次。

铸铁是北美使用的最常见的管道材料之一，随着球墨铸铁管道，这些可能是休息率整体上升的主要贡献者。

铸铁和铸铁管已用于美国东部和上部西北部，总共56％的管道。石棉水泥，球墨铸铁，铸铁和聚氯乙烯(PVC)管道占总管道的91％。由于球墨铸铁管的管歇率比铸铁管相对低，因此铸铁管应得到最优先级，因为这些铸铁管将显着降低整体休息率。

PVC管故障率低

20％的饮用水管道由PVC制成，不容易腐蚀并且具有非常低的故障率（断裂率）。使用PVC管道的地区报告了低休息率，2012年的2.6次减少到2018年的2.3。由于其低腐蚀潜力，PVC管道的总体使用增加了。

用自来水公司的规模分析破损率

铸铁管的休息率比较大的铸铁管较高（表3）。

表3.每100英里的管道长度铸造铁管休息率按实用程序的大小。

大小的效用	管道破裂率
小(管道长度小于200英里)	60.8
中等（管道长度200 - 1000英里）	43.2
大（管道长度大于1000英里）	27.4

只有45%的公用事业公司采用了水管状况评估措施，尽管一些大中型公用事业公司进行预防性和基于状况的维修。(阅读更多关于调查在进行管道关闭区间调查时及时有效的报告的好处)。

与他们的较大的同行相比，较小的和农村公用事业公司报告了休息率的双倍。更大的公用事业采用了改进预防措施这有助于他们将破发率保持在较低水平。在中小型公用事业公司中，有采取防腐最佳做法的空间。

管道材料选择和腐蚀保护的历史

钢管安装在20世纪30年代焊接接头并缺乏内部或外部保护。安装在20世纪50年代及以后的那些内表面的水泥衬里，用于腐蚀保护。最新数据表示每100英里的管道7.6的休息率，高于PVC管的休息率为每100英里2.3英里，高于球墨铸铁管的断裂速率。该数据还通过在外表面上提供腐蚀保护来证明减少腐蚀性故障的可行性。

铸铁管道1900年到1940年之间采用的铅接头外部表面没有腐蚀保护内部表面有水泥涂层在某些情况下有铅接头的风险浸出．

铸铁管道安装leadite20世纪40年代的关节有体验的可能点腐蚀尽管管道内表面有水泥涂层/衬层，但由于铅矿接头中存在硫。而1950年以后安装的铸铁管和球墨铸铁管内部表面采用橡胶接头和水泥衬里。

在…的情况下球墨铸铁管道安装在1970年后，聚乙烯（PE）衬里或涂层用于外部表面保护。这可能是球墨铸铁管的断裂率大大低于铸铁管的原因之一。

管道材料的历史选择也通过管道时代数据证实：

21%的管道使用时间不到20年，主要由PVC和球墨铸铁制成
43％的管道介于20至50岁之间，主要是PVC，韧性熨斗和石棉水泥，以及较小程度的铸铁
28％的管道超过50岁，并由铸铁，石棉水泥和混凝土钢缸（CSC）管辖。

主要的教训是，虽然金属管道的内部表面被水泥衬里保护了不受腐蚀，但外部表面仍然没有受到保护。

腐蚀性土壤的影响

与位于非腐蚀性土壤中的相同管道相比，腐蚀性土壤中的延展性耐腐蚀性的铁管具有10倍。在发现土壤被发现腐蚀性的区域中金属管断裂率非常高。休息率与地下土壤的腐蚀指数直接相关。（了解文章中的土壤腐蚀土壤腐蚀概论)。

对失效模式的分析表明圆形裂缝是观察到的最常见的故障模式（37％），而腐蚀是第二次频繁的失效模式（27％）。圆形裂缝和纵向裂缝共同占失败的59％。由于铸铁和延展铁管的情况下，这些裂缝可能间接地与管道结构的弱化有关。

已发现腐蚀是球墨铸铁管的最重要的失效模式。尽管存在在大多数管道系统中提供了聚乙烯（Polywrap）腐蚀保护的腐蚀保护的事实，但这种失败发生了这种故障。较新的管道安装中使用的逐步降低的壁厚加剧了韧性的铁管衰竭。由于腐蚀，延性铁管的内部和外表面都没有发生故障。

28％的失败管道超过50岁，大约43％超过20岁，不到50岁。甚至在他们达到20年的龄之前，29％的管道失败。这指出了通过有效的防腐蚀措施在土壤腐蚀性的区域中提高延展铸铁和铸铁管的寿命的可行性。超过50岁的管道主要是铸铁。韧性铁管通常超过20年但不到50岁。那些不到20岁的人是PVC或球墨铸铁。最大直径的管道主要是混凝土钢瓶，而小于12英寸的直径是铸铁，延性铁，石棉水泥和PVC。