不锈钢在建筑物供水管系中的应用.doc

不锈钢在建筑物供水管系中的应用 　 　目录 建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子   不锈钢用于建筑物内管道的例子   不锈钢为什么不生锈   用于建筑物内管道的不锈钢钢种   物理和力学性能   应力腐蚀断裂   电化腐蚀   不锈钢的切割与弯曲   连接不锈钢管用的接头   成功使用不锈钢管道的关键因素   东京建筑物中不锈钢管道10年现场试验的情况   英国医院试用不锈钢管道   使用不锈钢管道的成本效益   总结 　建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子   ← 印度Tamil Nadu的第一条304不锈钢的原水管道     美国弗吉尼亚水处理厂的316不锈钢的加氯器 → ← 日本松山采用304, 316不锈钢和 2205 双相不锈钢的城市贮水塔 德国污水处理厂304 或 316不锈钢的曝气管道 → 　不锈钢用于建筑物内管道的例子   ← 不锈钢管道 　　化工、控制污染、制药和食品行业使用不锈钢管道已经有许多年。 　　目前，不锈钢越来越多地用于建筑物中的饮用水管道。 冷水水箱给水用大直径不锈钢管 →   ← 东京写字楼顶部安装的不锈钢管道系统 东京高层建筑顶部的大口径304L不锈钢配水管 →   饮用水环境   水处理厂 给水系统 浊度 细粒 清洁 氧 低至饱和 饱和 pH 7.0 – 8.5 7.0 – 8.5 氧化物 O3, ClO2, KMnO4, Cl2, O2 低Cl2残余物 Fe + Mn 沉淀 Fe < 0.10 Mn < 0.01 化学物质 Fe2SO4, FeCl3   供给建筑物的水比较干净，而且成份可以控制 　不锈钢为什么不生锈       不锈钢耐腐蚀是因为表面有一层富铬氧化膜       　用于建筑物内管道的不锈钢钢种       建筑物内配管时可考虑使用两个不锈钢钢种：304 和 316   典型成份 (%)   钢种 系列 Cr Ni Mo Ti C最大 304 奥氏体 18 8     0.08 304L “ 18 8     0.03 316 “ 17 11 2   0.08 316L “ 17 11 2   0.03 316Ti “ 17 11 2 5 x C to 0.7 0.08   注: 303为高硫易切削钢种, 在饮用水中会产生腐蚀   为了避免缝隙腐蚀，水中Cl-的最大含量：304 < 200 ppm； 316 < 1000 ppm   为了避免缝隙腐蚀，水中Cl2的最大含量：304 < 2 ppm； 316 < 4 ppm   大剂量添加游离氯, 如：24小时、5-50 ppm的投放量是常用的作法，而且没有发现任何问题，但随后要对系统彻底冲洗。     　物理和力学性能       建筑物内所用管道的物理性能     热膨胀系数 0-100°C (10-6/°C) 导热性 100°C (W/mo°C) 不锈钢 16 15 碳钢 11.6 60 铜 17.6 340 聚氯乙烯 70 0.05   力学性能：冷轧带钢，固溶处理     0.2%屈服强度 MPa(最小) 抗拉强度 MPa(最小) 断后伸长率% (最小) 304 230 540 - 750 45 304L 220 520 - 670 45 316 240 530 - 680 40 316L 240 530 - 680 40 316Ti 240 540 - 690 40     　应力腐蚀断裂       氯化物应力腐蚀断裂(SCC)   　　在加工行业中，使用奥氏体不锈钢（如：304和316）输送50°C以上含氯化物的水时，应力腐蚀断裂是人们所担心的问题。 　　但是当Cl- < 250 ppm 时，建筑物中的热水管道内基本上没有发现问题。 　　氯化物应力腐蚀断裂更多是从管道外面产生的: 　　－ 使用氯含量低的保温材料 　　－ 如果保温材料有可能着水受潮，在不锈钢管外包一层铝箔     　电化腐蚀       不锈钢比镀锌钢、普通钢和铸铁更贵重（隋性） 应当与上述材料电绝缘，防止它们产生腐蚀 实际上，不锈钢和铜合金之间的电位差并不显著 不锈钢管道可与 　－铜基管件 　－铜质热水筒相连接       淡水中金属的电化序列：     与不锈钢水管一起使用的铜合金 (黄铜/青铜)阀门和管件：   　不锈钢的切割与弯曲         不锈钢切割 不锈钢管道在安装过程中可以毫不费力地进行切割: - 手动式切管刀 - 手锯和电锯 - 高速旋转切割砂轮 　　　　　　用手动式切管刀切割不锈钢 →   不锈钢弯曲 水系统所用的不锈钢管道一般为焊管 不锈钢有延展性，容易加工，但是比铜管强度大 标准的铜管弯曲机同样适用于不锈钢管, 但是弯曲机必须是钢质的，其强度至少要能够弯曲再大一号的铜管 　连接不锈钢管用的接头       不锈钢接头有许多种。也可以使用铜合金接头（一般为耐脱锌黄铜或炮铜)： 　　－毛细管接头用于银焊和粘接 (不要使用含氯化物的焊剂) 　　－压缩式接头 　　－推进式接头，用O型环密封并用塑料夹头夹紧 　　－卡压式接头，用电动工具在聚合物密封环周围压紧 对于法兰连接，要确保垫片：①无气孔②不含氯③不含石墨   用于不锈钢的接头： ①毛细管接头：用钎焊或粘接 ②压缩式接头 ③推进式接头     英国民宅中采用的不锈钢水管 采用专用工具安装316L接头     304L不锈钢盘管用于日本饮用水管道 日本不锈钢管道的安装 不锈钢管壁薄、重量轻便于吊运和安装     如果采用法兰式连接，垫片必须： 　　－无气孔 　　－不含氯 　　－不含石墨 如果接头是焊接的: 　　－清洁是最重要的 – 无油、油脂和尘土 　　－最好采用惰性气体保护钨极电弧焊 　　－采用氩气保护 　　－保证要焊透 – 无内裂 　　－管内吹惰性气体 使热回火色减至最小 　　－清除管外壁的热回火色 – 酸洗或抛光 　成功使用不锈钢管道的关键因素       为了保证不锈钢管道的最佳使用效果：   　　－水平管道应有倾斜度，便于排水 　　－设计时要避免死角 　　－使用 304时，氯化物 < 200 ppm 　　－使用 316时，氯化物 < 1000 ppm 　　－使用氯化物含量低的保温材料 (< 0.05% 水溶氯化物离子) 　　－如果保温材料会接触到湿的氯化物, 如：沿海地区，应在不锈钢管和保温材料 　　　之间加一层保护材料，如：铝箔 　　－使用氯化物含量低的密封胶和抗磨损润滑剂 　　－管道经过水压测试后，必须立即将水全部排出   影响建筑物内不锈钢管道系统耐腐蚀性的因素：   　　－pH 　　－氧含量 　　－氯化物 　　－缝隙 　　－微生物造成的腐蚀 　　－电化腐蚀 　　－应力腐蚀断裂 　　－氧化剂 　　－流速   水流速对不锈钢和铜腐蚀率的影响       　东京建筑物中不锈钢管道10年现场试验的情况       304不锈钢管道在东京四座建筑物中10年现场试验的结果   (日本不锈钢协会报导， NiDI出版物 No.12012: 建筑物中不锈钢管道现场耐腐蚀性试验)     自来水 热水 热水和冷水 非饮用水 冷却水 超级市场 × × 旅馆 × × 写字楼A × × × × 写字楼B × ×   注：使用的接头有钎焊、压缩和卡压式接头   304不锈钢管道在东京四座建筑物中10年现场试验的结果：建筑物用水分析     温度 oC pH 氯化物 ppm 余氯 ppm 自来水 21.5 - 28.0 7.1 - 7.4 18 - 20 0.4 - 0.9 热水 42-50 7.1 - 7.4 16.8 - 20.0 0.1 - 0.4 热水和冷水 19 8.1 17.5 0 非饮用水 30 7.6 20 0.2 冷却水 28 8.8 - 0       典型结果： 建筑物B热水管道使用10年后的情况 清理前 “ 外来铁锈”，系统中别处普通钢管产生的 锈蚀沉积在下部的管道 清理后 用布可以很容易地将“外来铁锈”擦干净   建筑物B热水管道使用10年后   加有石棉垫的法兰表面产生的 缝隙腐蚀↓ 解决办法: 换成无气孔、无氯化物浸出的垫片 ↓   典型的结果： 建筑物A供水管使用5年后：焊接头     典型的结果： 旅馆供水管使用5年后：压缩式接头     典型的结果： 旅馆供水管使用5年后：卡压式接头(304)     试验结果小结   　　－不锈钢管道内部没有任何腐蚀迹象--点蚀、缝隙腐蚀或应力腐蚀裂纹 　　－吸水石棉垫下出现缝隙腐蚀. 　　－应使用无气孔垫片 　　－所有管道的焊缝都没有腐蚀 　　－钎焊接头略有腐蚀 　　－青铜铸造的压缩式接头略有腐蚀 　　－不锈钢接头没有发现任何类型的腐蚀 　　－镀锌钢管腐蚀较严重 　　－铜管比不锈钢管容易腐蚀，所以必须弄清给水水质情况并采取控制措施   1980东京市水务局开始实施一项庞大的计划：在饮用水管道系统采用不锈钢管。开始时采用的是传统的直管，经过几年的试验，1999年4月将316不锈钢波纹管定为标准管道       　英国医院试用不锈钢管道       英国Inverclyde 医院(苏格兰)的铜水管, 水质为苏格兰软水，出现了点蚀，后更换成316不锈钢管和接头。 英国Inverclyde医院：在这座大楼中，冷、热水管道均采用 304 和 316 不锈钢管 英国Inverclyde医院：走廊屋顶的不锈钢管道，铜合金压缩式接头– 细管采用的是耐脱锌黄铜接头， 大口径管采用炮铜接头 医院洗手池下面的不锈钢弯管和接头       英国Inverclyde医院 水中镍析出量 (ppb) 室内安装不锈钢管道后对水质进行了为期1250天 (3.5 年) 的监控分析镍的析出量全部小于世界卫生组织规定的20ppb. Mo和Cr全部 < 2 ppb 天 冷水 热水 304 316 304和316 混合使用 0 1.7 0.6 3.8 1 1.1 1.9 4.5 2 1.3 1.9 4.3 3 1.4 1.3 5.5 4 1.7 1.6 5.7 11 1.5 6.1 9.3 18 <0.5 1.1 11.1 25 1.0 0.7 15.4 32 1.1 2.1 14.0 180 1.0 <0.5 2.8 1250 0.6 <0.5 1.