21种管道腐蚀和失效图例

钢管及其相关部件的腐蚀是一个连续且几乎不可阻挡的过程。最终产品通常被称为铁锈，它只是电化学反应的结果，通过这种反应，经过较高能量处理的金属会慢慢恢复到其天然存在的形式：金属矿石。

即使正确应用了可用的对策，腐蚀成为任何商业、私人或工业财产最具潜在破坏性的损失之一。

问题从轻微到严重

除了火灾之外，管道腐蚀对任何商业或工业建筑或工厂运营来说都是最严重的威胁和经济损失。在不太严重的情况下，腐蚀会产生一系列问题，从传热效率下降和管道收缩到烦人的针孔泄漏和临时停机。

更严重的故障通常表现为数百万美元的水灾损失、运行故障、生产损失、生产力中断和人身伤害。对于存在内部腐蚀问题的消防系统，可能会产生更严重的后果，因为产生的大量铁锈沉积物有可能堵塞管道，从而使消防系统完全失效。

在极端但非常普遍的例子中，未能识别严重的腐蚀问题将导致需要以高昂的成本更换部分或全部管道系统，并可能导致生命损失和关键服务损失。

问题的多种原因

然而，发现自己处于这样的境地并非一蹴而就。大多数高腐蚀情况都是由多年未被识别、未解决或忽视的问题情况引起的。通常，它是从以前的所有者或经营者那里继承下来的，他们在控制腐蚀问题方面没有效果，和/或显然不关心。

对于我们被要求调查的许多最严重的腐蚀问题，完全依赖和盲目信任腐蚀试片导致多年的高腐蚀持续有增无减。

腐蚀控制化学品效果较差、金属质量较低且耐腐蚀程度较差，以及容忍度较低的设计工程实践相结合，使得如今比以往任何时候都更加需要密切监测腐蚀损失。

管道腐蚀和失效的记录示例

一系列照片集，这些照片集取自过去 18 年的超声波管道调查，解决了上述和其他腐蚀情况。审查不同类型的腐蚀通常有助于初步确定可能的腐蚀原因。

然而，在许多情况下，同一管道系统中会存在多种条件的组合。

下面是 21 种不同的腐蚀类型和失效条件。

1.管道故障

管道故障通常是腐蚀问题的第一个迹象。然而，在许多例子中，即将发生管道故障的迹象在数月或数年内一直很明显，但却被忽视了。故障可能是轻微的（以针孔泄漏的形式）或灾难性的，由于水损坏以及更换管道的成本而造成重大损失。

2.管道维修

管道维修有多种形式，从临时夹具到更换整个管道系统。在许多示例中，否认腐蚀问题会导致多年来进行多次或分阶段维修，浪费了宝贵的时间，否则这些时间本可以用于纠正问题并最大限度地减少更大的腐蚀损坏。很多时候，一个或多个单独的故障在没有进一步调查隐藏原因的情况下就被修复了。

绝对依赖腐蚀试片提供的有利但通常不准确的腐蚀速率数据，通常与明显的物理指标（如螺纹泄漏和高锈沉积物）形成对比，允许高腐蚀条件持续有增无减，从而一旦修复就会产生更大的修复问题真正的腐蚀问题终于实现了。

3.管螺纹泄漏

每个管螺纹都是固有的薄弱点，约有 50% 的管壁被切除。通常，螺纹泄漏是腐蚀问题的第一个迹象，将促使进一步调查。然而，如果任其继续未得到解决，通常会发生管道完全分离，从而产生与水有关的破坏性破坏。

虽然大型管道主管的状况通常是建筑物或工厂经理最关心的问题，但通常造成最大损坏的是螺纹管。

高点蚀条件会导致螺纹随机区域失效，允许水通过，即使保留足够的管壁以防止更大的失效。对于蒸发率超过水损失的小泄漏，溶解的氧化铁和其他沉积物会积聚在螺纹处，表明腐蚀问题源于其外表面。然而，实际上，这是一个内部腐蚀问题。

对于更均匀但更高的腐蚀活动，螺纹处存在更危险的情况，因为管壁被更均匀地减少并且不提供问题的泄漏指示。对于所有形式的线程泄漏，始终存在遭受完全线程故障的可能性。

4. 电流引起的故障

当不同的金属连接在一起时会发生电偶腐蚀，并且在很大程度上取决于已经存在的腐蚀条件和所涉及的管道系统。例如，它在开放式冷凝水和工艺用水系统中比在冷冻水或消防系统中更常见。它通常发生在连接到黄铜阀门的碳钢管之间，最严重的例子发生在镀锌钢管与黄铜阀门的连接处。（了解如何避免电偶腐蚀。）

阀门处的蓝绿色沉积物以及其对面的钢对钢连接处没有泄漏，证实存在电流条件。它在腐蚀活动已经很高的地方最为普遍，并且会导致广泛的故障和整个管道分离。

在许多情况下，黑色钢管和黄铜阀门或铜管之间螺纹处的泄漏被自动认为是由于电流活动造成的，而实际上原因是更大、更具威胁性的高腐蚀问题。在这种情况下，用介电绝缘配件更换管道是一种代价高昂的误诊，可能导致多年持续较高的腐蚀活动并最终导致系统故障。

当两种不同的金属与酸性溶液同时存在时，就会发生电化腐蚀。这种类型的环境会产生电池，在金属之间产生电流。为了防止这种情况发生，使用了介电配件，因为它还可以作为两种金属之间的绝缘体，从而阻止电解。

5. 内部管道沉积物

内部锈蚀沉积物，通常称为结节，对大多数管道系统来说是不可避免的死刑判决。它们是钢管腐蚀的较轻和密度较低的最终产物。一旦在不受控制的高腐蚀条件下形成，内部沉积物就会引发更深的点蚀。

最高的腐蚀损失更有可能发生在水平管线和低流量或死角区域，在那里铁锈和其他沉积物会沉淀下来，但也会影响垂直管线和主立管。高结节的随机区域实际上是其正下方的高点蚀或细胞腐蚀条件的结果，锈沉积物的体积或高度与管壁损失的深度和体积成正比。

6.绝缘失效

与制造商的说法相反，标准的玻璃纤维隔热层为冷水管道提供了无效的防潮层。然后，冷凝区域的湿度会在管道外部产生二次腐蚀，通常是隐藏的腐蚀条件。在冷水和双温系统中最常见的是，外部腐蚀损失将远远超过内部腐蚀速率高达 10 倍或更多。

几十年来，绝热失效会隐藏起来并破坏整个管道系统。在绝热管道未被隐藏的大多数示例中，绝热失效问题很容易识别。

丢失、损坏、踩踏和破损的绝缘层定义了一个可能值得调查的问题。水损坏、滴水管、外绝缘表面变色或结晶是表明存在潜在问题的进一步迹象。铝和乙烯基外护套对湿气迁移的抵抗力很小，但确实可以防止下方绝缘层经常出现的明显变色。

此外，乙烯基护套通常会在冷管道表面保留冷凝水，从而产生更大的外部管道腐蚀威胁。

绝缘失效的威胁在较小直径的管道中是最大的，因为其固有的较小壁厚加上通常应用的绝缘层较薄。供应侧管道的较低温度会显着增加这种威胁。

7. 风化损坏

在对管道系统造成的所有腐蚀形式中，雨、雪、大气条件或冷却塔过度喷洒造成的风化损坏是最容易预防的。管道暴露在外且易于接触，腐蚀活动在视觉上总是很明显。

大多数风化损坏需要数十年才能产生故障，并且仅仅是由于缺乏维护。较小直径的管道由于其固有的较小壁厚而始终是最脆弱的。

8.沉积物腐蚀

沉积物腐蚀是对管道系统最具破坏性的腐蚀形式之一。通常被称为“细胞腐蚀”，它通常具有很强的侵蚀性和局部性，导致金属表面的深度渗透，周围区域的全面腐蚀较少。由于表面沉积物、电气不平衡或其他一些引发机制，所有腐蚀因素都会攻击选定数量的单个位置。

在某些情况下，点蚀会扩展到整个金属表面，使其具有不规则或非常粗糙的表面轮廓。在其他情况下，凹坑集中在特定区域，使大部分金属表面焕然一新。镀锌管极易受到影响。微生物侵蚀通常与沉积物腐蚀有关。无论内部管道沉积物状况的根本原因如何，锈蚀沉积物的存在都在不同程度上预示着许多潜在问题。

正如我们反复声明的那样，沉积物腐蚀对任何管道系统来说都是不可避免的死刑判决。因此，必须始终将有效去除此类沉积物以使化学抑制剂再次减少腐蚀损失视为重中之重。

9.保温层下腐蚀

绝缘层下的腐蚀是一种普遍且通常隐藏的威胁。问题的根本原因是一种误解，即玻璃纤维和/或软泡沫隔热层提供防潮层，并且是基于减少热传递而不是减少湿气迁移的隔热层的主要选择。

大多数冷水管道保温层厚度不足、类型不当、安装不当或三者兼而有之。损坏、断裂和绝缘层缺失区域容易导致水分迁移。

这是公寓和共管公寓物业中普遍存在且非常严重的问题，其中双温加热和冷却立管已安装在外部建筑柱上。现在，在建造 45 年或更长时间后，立管管道几乎完全从外部被破坏——除了以巨大的成本和不便进行的总管道更换外，别无选择。

较小直径的管道更容易受到 CUI 的影响，因为通常应用的绝缘厚度较小且管壁本身较薄。由于较低的表面温度，供应侧管道总是受到更严重的影响。

螺纹端的添加为冷水和双温系统中常见的较小管道增加了另一层脆弱性。

10.缺少管道绝缘

管道保温是任何机械设备运行的重要且必要的要求。虽然需要对蒸汽、冷凝水和其他热水管线进行隔热以防止热量损失，但冷却水和冷管道服务更为重要，因为湿气冷凝会严重损坏管道。这似乎不合逻辑，但通常会忽视适当的绝缘，从而导致潜在的重大管道和设备损坏。

不太可能从系统产生任何可测量的传热损失的排水管线、通风口和其他小直径固定装置通常保持未绝缘状态，而忽略了持续出汗和外管壁损失的威胁。

11.湿管保温

管道保温层内可能隐藏着足够多的水，这表明打开时确实存在管道故障。这是因为玻璃纤维绝热材料提供的真正防潮层非常少，并且允许湿气在冷管道表面凝结。

因此，湿绝缘是玻璃纤维绝缘存在某种形式问题的明确标志；水最终会渗透到外部，产生潮湿、变色和结晶，从而提供问题的明显证据。如果采取行动，可以避免绝缘层下腐蚀 (CUI) 问题，并且可以纠正此类问题早期出现的通常轻微的劣化。如果任其继续，可能会造成严重的管道损坏。

铝制或乙烯基护套覆盖在其他不当或不充分的绝缘层上，实际上可以隐藏管道中的水积聚，并导致多年的额外损坏。在使用沟槽管或卡箍管的多个案例中，聚水在乙烯基弯头、三通或其他配件内严重损坏了整个管道系统中绝对最薄弱的环节——连接螺栓——导致灾难性故障。

12. 霉菌污染

冷水管、绝缘失效和区域湿度会产生冷凝和潮湿的管道条件，这是霉菌生长的先决条件。霉菌通常会在 HVAC 系统管道中长出，因为在这种情况下，湿管条件已经存在了很长一段时间，并且在问题开始之前很可能存在多年的机会来纠正问题。

虽然与其腐蚀状况或导致管道本身故障无关，但霉菌的存在通常会引发各种形式的健康问题，在许多情况下，这些问题会导致非常激进且代价高昂的法律诉讼。由于墙后管道故障、冷凝水排水管溢出和其他水源造成的漏水都会产生相同的结果。

更换所有管道保温层和石膏板壁通常是解决模具状况的唯一方法。尽管从技术上讲这不是管道腐蚀问题，除非水饱和的绝缘层也破坏了管道，但广泛的霉菌污染可能导致的损失远远超过单独更换管道的成本。

13. 受微生物影响的腐蚀

迄今为止，受微生物影响的腐蚀 (MIC)是对 HVAC 管道和消防系统最严重和最具威胁性的腐蚀形式。它是由特定环境条件下存在的各种微生物制剂引起的，在某些情况下，仅在几年内就会导致整个管道系统发生严重和广泛的故障。

MIC 的存在通常预示着对整个系统的非常严重的威胁，需要花费巨大的代价进行广泛的清洁和反复消毒。对于许多受影响的系统，MIC 无法消除，并且在系统的剩余寿命期间将存在腐蚀和点蚀加剧的情况。

受微生物影响的腐蚀会产生大而深的凹坑，因为它利用钢管本身作为能源（通常作为氧气的替代品），以及通过产生强腐蚀性代谢副产物，例如硫酸，这进一步协助微生物溶解管道金属。

MIC 存在不同程度的严重性，并且并非碳钢管道系统或开放式冷凝水系统所独有。MIC 通常存在于封闭的冷水管道中，尤其是那些用乙二醇进行过冬处理的管道，并且据记载会破坏铜、黄铜和不锈钢管道。

14. 有缝管

35 年前，所有 HVAC 和消防系统的标准管道规范要求使用ASTM A53 B 级无缝材料。这是由于公认的有缝或焊管的较高故障率和脆弱性。今天，除非在设计中指定，否则很难找到已安装的无缝管。

有缝管没有变得更好制造；它只是更便宜。由于多种原因，有缝管在接缝处更容易受到腐蚀。在许多示例中，不良的制造实践会产生不完整的内部或外部接缝。

在内部，这种不完整的焊缝会成为生锈和微生物形成并促进更高腐蚀活动的焦点，通常会导致针孔失效。管道本身和焊缝填充物之间常见的电势差异带来了另一种威胁。有缝管道有时会缺少焊缝处的锌保护涂层，从而引发非常早的但确定的电击线。

次品有缝管在国外市场普遍存在。它在更好的美国管道制造商中不太常见，但仍然存在。在低腐蚀条件下，有缺陷的有缝管道仍会产生系统范围的故障问题，但在当今经常遇到的较高腐蚀条件下，它会放大严重腐蚀问题的威胁和后果。

15.沟槽管失效

沟槽管道是一种备受推崇且经过验证的管道组装工艺和方法，已取得数十年的成功。大多数故障是由于安装不正确或严重的腐蚀情况造成的。在外槽被锻压或滚压到位的情况下，管壁在内部发生位移，不会发生实际的壁损失。

在外表面切入凹槽的地方，大量的管壁被去除——类似于螺纹管的壁损失。

因此，任何高腐蚀条件都会首先到达外切槽的底部，从而产生从针孔泄漏到管道完全分离的各种故障。并且由于切割槽的深度，管道的其他区域可能没有发生腐蚀损失的事先迹象。

此外，管段之间的端部间隙通常允许另一个腐蚀前沿从其端部尺寸作用于管道。

由于发生针孔故障和整个管道分离的可能性远远大于发生故障的可能性，因此应彻底调查沟槽夹紧管件处的任何泄漏。

16.外部腐蚀

我们已经记录了由于外部（外表面）腐蚀导致的管道损坏多于内部原因。大多数是由于绝缘故障以及在泄漏、维护或某些其他事件提示进行目视调查之前，它是隐藏在视线之外的。

对于未绝缘的管道，例如屋顶冷凝器水管线，大量的管道会发生老化，而这本可以通过简单的维护来避免。

外表面腐蚀问题的严重性可能会产生误导，但其原始体积的管钢产生的锈蚀密度大约低 18 倍。在大多数示例中，表面生锈是轻微的，维护人员可以通过机械钢丝轮轻松解决，并应用有效的除锈剂和外部保护涂层。

如果任其继续，表面锈蚀会发展成分层层，在分层层下会加速形成深点蚀，而只有喷砂才能有效去除锈蚀。

17. 冷却塔和换热器腐蚀

腐蚀问题的第一个迹象通常是在冷却塔处发现的。锅上的锈迹代表曾经是循环系统一部分的管壁。塔填料处的白色沉积物代表潜在的结垢情况。

变色和浑浊的水是腐蚀活动高且缺乏化学水处理的另一个迹象。藻类和其他有机物的生长不仅会干扰操作，还会加速许多其他腐蚀过程并促进受微生物影响的腐蚀。

在许多情况下，冷却塔的维护和锈蚀沉积物的清除是在没有调查问题的根本原因的情况下进行的——也没有考虑到暴露在塔上的锈蚀沉积物的体积与仍在内部和内部的锈蚀沉积物的体积相比是微不足道的。牢固地附着在它的墙壁上。

大多数重锈沉积物是在几十年的高腐蚀活动后产生的，只有在系统受到某种形式的冲击（例如弹簧启动或温度变化）后才会松动并被带到冷却塔。它们很少被大多数过滤系统捕获，也很少被大多数化学助剂去除或溶解。

18. 软泡沫管道保温引起的腐蚀

软泡沫绝缘材料允许湿气渗入冷管道表面并破坏玻璃纤维绝缘系统常见的钢管。在相对较短的时间内，软质绝缘材料会变质——硬化、开裂和收缩，从而产生大缝隙，让水分进入。

此外，泡沫实际上会发生化学降解，变成微酸性，将自身牢固地粘附在管道或锈层上，以至于去除旧的软泡沫绝缘材料变得极其困难。

在高湿度和冷管道表面凝结是一个严重问题的地方，强烈推荐使用硬质“泡沫玻璃”隔热材料。作为第二种选择，可以选择更厚的玻璃纤维，涂上高固体含量的涂层以充当防潮层。软泡沫绝缘材料只能用于临时或短期应用。

19.铜管腐蚀

导致故障的铜管高腐蚀损失很少见。然而，与普遍看法相反，铜并不能免受腐蚀的影响。腐蚀条件导致对钢管的高腐蚀损失，并可能产生比正常情况高 10 倍的腐蚀速率，也会对铜部件产生同样高的腐蚀速率。

虽然 0.3 MPY 的铜腐蚀速率对于 HVAC 管道系统来说是正常的，但已测量到 3-4 MPY 的高腐蚀速率。

铜管道系统的故障大多与特定条件或事件有关，例如酸性和低 pH 水、电流活动和不正确的接地或杂散电压，或高钢腐蚀活动导致氧化铁迁移到铜线中。

20.黄铜脱锌

在大多数商业物业中，黄铜越来越少，取而代之的是更易于安装且便宜得多的 L 型铜管。黄铜管的腐蚀活动通常非常低，使其能够轻松提供近 100 年的可靠使用寿命。

然而，在某些水质条件下，以及供水更具侵蚀性的地方，锌化学成分会从黄铜中浸出，从而产生小的针孔故障或断裂和分裂。绿白色沉积物是脱锌的常见特征，可通过冶金实验室分析加以确认。

大多数脱锌发生在水质恶劣但仍需要 75 年或更长时间才能发生的地方，这一时间长度通常超过大多数建筑结构的预期使用寿命。

由于热量对锌保护涂层的影响，黄铜通常用于较旧的家用热水管道系统而不是镀锌管道。由于镀锌钢管总是首先出现故障，并且在任何国内管道更换项目中都存在进入困难的情况，黄铜热水部件也被更换，使得黄铜管越来越不常见。

21. 钢-钢电解

在一些非常局部的管道故障示例中，已经引用了建筑物管道和建筑物钢结构之间地电位的微伏差异。这通常发生在钢制管道支架和吊架处，以及金属与金属的直接接触。

需要高灵敏度的电子仪器来做出肯定的诊断，在远离故障区域的地方进行的超声波测试通常会显示出远低于甚至正常的腐蚀活动。

虽然这种形式的电解很少发生，但我们认为谨慎的做法是使金属与金属接触绝缘，尤其是在钢管暴露于水、冷却塔过喷和其他风化条件下的地方。

化学处理是许多内部管道腐蚀问题的潜在解决方案。用化学溶液清洗管道可以去除任何腐蚀产物。下一步是通过泵送化学品对管道内衬进行涂层和保护。重涂是管材外处理的常用方法。相同的处理可以应用于任何腐蚀的金属。首先清除金属上的锈蚀和腐蚀，然后在管道上涂上特殊设计的涂层以保护它。