國內(nèi)地鐵空調(diào)水系統(tǒng)一直以來采用的是傳統(tǒng)的金屬管道，即鍍鋅管和無縫鋼管。但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，因傳統(tǒng)金屬管道內(nèi)壁存在嚴(yán)重腐蝕問題，產(chǎn)出的大量銹渣對(duì)空調(diào)冷凝管會(huì)造成嚴(yán)重磨損，而導(dǎo)致冷凝塔損壞；空調(diào)冷卻水的溫度較高而極易產(chǎn)生結(jié)垢問題，因此需要加除垢劑(地鐵系統(tǒng)俗稱"加藥")，對(duì)結(jié)垢進(jìn)行定期的清理。因除垢劑多為酸性物質(zhì)，這又加重了管道內(nèi)壁的銹蝕，當(dāng)銹渣和水垢粘合在一起，就會(huì)對(duì)冷凝管造成嚴(yán)重堵塞，較易引起壓縮機(jī)溫度升高、制冷量不斷下降，能耗損失較大，甚至?xí)鹂照{(diào)壓縮機(jī)超負(fù)荷而損毀，嚴(yán)重影響設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行；同時(shí)對(duì)于該管路系統(tǒng)的頻繁日常維修、維護(hù)、更換改造等造成后期隱形成本的大量浪費(fèi)。以北京地鐵復(fù)八線為例，全線空調(diào)冷卻水管路氧化腐蝕嚴(yán)重，而沒有非空調(diào)季管道水養(yǎng)護(hù)的條件更加快了管道銹蝕的過程，僅國貿(mào)站循環(huán)冷卻水管路部分，每年平均沖洗清理出腐蝕產(chǎn)物(銹皮、水垢)80-100kg，管壁逐年減薄，承壓安全系數(shù)不斷降低，而循環(huán)水管路分布于車站站臺(tái)、風(fēng)道和設(shè)備間，水量較大，一旦因強(qiáng)度不夠造成管道破裂，其后果不堪設(shè)想。
而采用內(nèi)壁防腐處理的復(fù)合管材，如襯塑鋼管、涂塑鋼管，施工過程中斷管后端頭防腐處理工藝復(fù)雜、困難，極易導(dǎo)致分層；雖然管道內(nèi)部做了防腐處理，但因?yàn)槭莾煞N不同材料復(fù)合，受冷熱的伸縮率差距10倍以上，極易出現(xiàn)兩種材料分層、剝落而使得管路系統(tǒng)失去防腐功能，使用壽命大大縮短，更為嚴(yán)重者可在較短的時(shí)間就會(huì)因復(fù)合層分層、剝落造成管路堵塞引起空調(diào)壓縮機(jī)超負(fù)荷而損毀，將直接影響地鐵線路的正常運(yùn)行。如西安地鐵2號(hào)線“南稍門站”空調(diào)循環(huán)水，采用的涂塑鋼管內(nèi)涂塑層脫落，引起管路系統(tǒng)堵塞最終導(dǎo)致空調(diào)主機(jī)負(fù)荷過大出現(xiàn)過熱燒毀事故；北京地鐵10號(hào)線安裝不久的襯塑鋼管內(nèi)層塑管分層脫落，導(dǎo)致管路堵塞，空調(diào)系統(tǒng)無法運(yùn)行而全線整改搶修等。
我們知道在地鐵建設(shè)投資中，這些管道系統(tǒng)占比是非常小的，但對(duì)地鐵正常運(yùn)行卻至關(guān)重要。當(dāng)這些管道出現(xiàn)問題而搶修時(shí)，除了產(chǎn)生大量后期維修、維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)因?yàn)槭鹿蕦?dǎo)致地鐵線路無法正常運(yùn)行的話，將帶來較大的負(fù)面社會(huì)影響。因此，如何有效提高管路系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，大大降低后期維護(hù)成本將成為地鐵空調(diào)系統(tǒng)管道的選擇標(biāo)準(zhǔn)。
而目前國內(nèi)工業(yè)及民用市場(chǎng)上，已經(jīng)大量運(yùn)用的、非常成熟的304薄壁不銹鋼管以其優(yōu)良的耐腐蝕性能，正在成為各種傳統(tǒng)管道升級(jí)替代的優(yōu)選管材，但是這種優(yōu)質(zhì)管材能否完全滿足地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的各種工況條件呢？
地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的組成
地鐵空調(diào)水系統(tǒng)主要分為冷凍水、冷卻水系統(tǒng)，如下圖所示。
地鐵空調(diào)冷凍水系統(tǒng)工況
冷凍水的水源來自市政自來水，運(yùn)行中的水溫為冷凍供水7℃左右，冷凍回水12℃，整個(gè)系統(tǒng)為閉合狀態(tài)，不存在水總量的損失，因此水中各種物質(zhì)的含量及濃度不會(huì)發(fā)生變化，在此工況下運(yùn)行對(duì)304薄壁不銹鋼管道的耐腐蝕性能沒有任何影響，因?yàn)檫@種工況與日常的普通建筑冷水系統(tǒng)一樣，已經(jīng)在長時(shí)間的工程項(xiàng)目運(yùn)用中得到了證明。
地鐵空調(diào)冷卻水系統(tǒng)工況
1.該系統(tǒng)一般是開式系統(tǒng)，因此會(huì)存在該系統(tǒng)總水量的損失，在進(jìn)行補(bǔ)水之前會(huì)引起該系統(tǒng)水中各種物質(zhì)含量及濃度升高，其中包括對(duì)不銹鋼材質(zhì)耐蝕性能有影響的氯根離子C1-、硫酸根離子SO42-，并且濃度可能升高到日常的4-5倍；同時(shí)，該水系統(tǒng)的供回水溫度一般在32-37℃左右，溫度較高；這兩種因素是否會(huì)導(dǎo)致304薄壁不銹鋼管道耐腐蝕性能的降低呢?
2.我們知道不銹鋼之所以具有很好的耐腐蝕性能，主要是因?yàn)椴讳P鋼表面會(huì)自然的覆蓋一層致密的鈍化膜（Cr2O3)，而Cl-是對(duì)不銹鋼鈍化膜最重要的侵蝕性離子。通過查閱大量的技術(shù)文獻(xiàn)資料、標(biāo)準(zhǔn)，我們得到：冷卻水中的SO42-對(duì)304不銹鋼耐腐蝕性能是沒有影響的，甚至還會(huì)明顯抑制Cl-對(duì)304不銹鋼鈍化膜的侵蝕的敏感性。(參考文獻(xiàn):《企業(yè)技術(shù)開發(fā)》2012年12月第31卷第35期桑士忠《氯離子濃度對(duì)304不銹鋼耐蝕性能的影響》；北京大學(xué)碩士論文《304不銹鋼在含氯離子循環(huán)冷卻水中腐蝕敏感性的影響》等)
3.而對(duì)于自來水中C1-含量標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)生部會(huì)同標(biāo)委會(huì)2006年正式頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006，規(guī)定自2007年7月1日起全面實(shí)施)，其中4.1.6明確自來水中消毒劑含量標(biāo)準(zhǔn)如下表：
表2 飲用水中消毒劑常規(guī)指標(biāo)及要求
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消毒劑名稱 |
與水接觸時(shí)間 |
出廠水中限值 |
出廠水中余量 |
管網(wǎng)末梢水中余量 |
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氯氣及游離氯制劑（游離氯，mg/L） |
至少30mim |
4 |
≥0.3 |
≥0.05 |
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一氯胺 （總氯，mg/L） |
至少120mim |
3 |
≥0.5 |
≥0.05 |
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臭氧 （O3，mg/L） |
至少12mim |
0.3 |
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0.02如加氯， 總氯≥0.05 |
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二氧氯 （O3，mg/L） |
至少30mim |
0.8 |
≥0.1 |
≥0.02 |
從以上表中可以得知,市政自來水從水廠輸出時(shí)的最高限值為4mg/L，實(shí)際到達(dá)管網(wǎng)末端時(shí)Cl-含量已經(jīng)很低了，國標(biāo)要求不低于0.05mg/L就行。我們按自來水出廠時(shí)最高限值的5倍估算空調(diào)冷卻水中Cl-最高液度,應(yīng)該是20mg/L。那么,薄壁不銹鋼管道在冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行溫度40℃、Cl-濃度達(dá)到20mg/L時(shí)，是否超過304不銹鋼的耐蝕標(biāo)準(zhǔn)限值呢?
4.依據(jù)CJJ/T154-2011《建筑給水金屬管道工程技術(shù)規(guī)程》之4.2.8關(guān)于不銹鋼耐蝕標(biāo)準(zhǔn)中氯化物含量限值如下表：
表4.2.8 飲用水中消毒劑常規(guī)指標(biāo)及要求
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新牌號(hào)（統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)） |
輸送水中允許氯化物含量（mg/L） |
舊牌號(hào)（舊牌號(hào)代號(hào)） |
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冷水（≦40oC） |
熱水（≧40oC） |
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06Cr19Ni10（S30408） |
≦200 |
≦50 |
06Cr18Ni9（SUS304） |
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022Cr19Ni10（S30403） |
≦200 |
≦50 |
00Cr19Ni10（SUS304L） |
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06Cr17Ni12Mo2（S31608） |
≦1000 |
≦250 |
00Cr17Ni12Mo2（SUS316） |
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022Cr17Ni12Mo2（S31603） |
≦1000 |
≦250 |
00Cr17Ni14Mo2（SUS316L） |
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022Cr18Ti（S11863） |
≦150 |
≦40 |
00Cr17（SUS439） |
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019Cr19Mo2NbTi（S11972） |
≦1000 |
≦250 |
00Cr18Mo2（SUS444） |
從上表所知,針對(duì)304不銹鋼材質(zhì)，當(dāng)水溫度在40℃以內(nèi)時(shí)，可以允許Cl-含量為200mg/L，當(dāng)水溫超過40℃時(shí)，Cl-含量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)小于50mg/L。而實(shí)際空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的Cl-含量最高為20mg/L(實(shí)際值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該值，完全低于以上標(biāo)準(zhǔn)限值，因此，可以得出結(jié)論：304薄壁不銹鋼管道的耐腐蝕性能，完全滿足地鐵空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行工況。
地鐵空調(diào)冷卻水系統(tǒng)除垢工況
1.因?yàn)榈罔F空調(diào)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的供回水溫度一般在32-37℃左右，溫度高于常溫，其水源為市政自來水而具有一定硬度，極易導(dǎo)致管路系統(tǒng)結(jié)垢，嚴(yán)重影響換熱效率,同時(shí)增加了系統(tǒng)運(yùn)行的能耗，甚至還會(huì)因?yàn)楣鼙诮Y(jié)垢后管路通徑縮小而使得冷卻水流量不足或壓力降低導(dǎo)致停機(jī)，因此需要對(duì)冷卻水管路系統(tǒng)進(jìn)行定期的除垢處理。
2.目前地鐵空調(diào)水系統(tǒng)除垢劑的主要成分都是有機(jī)弱酸、滲透劑、緩蝕劑等，兼具除垢和除銹功能，如氫氟酸、HAC(乙酸)、檸檬酸鈉對(duì)各種水垢效果較好，檸檬酸、磷酸等目前國內(nèi)主要在工業(yè)上用作金屬除銹，而鹽酸腐蝕性強(qiáng),目前國內(nèi)很少用于金屬的除銹。
3.因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的管道大多還是傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管、無縫鋼管、襯塑或涂塑鋼管，在實(shí)際運(yùn)行過程中，金屬類管帶來的問題是管道內(nèi)部腐蝕問題不易解決，這樣導(dǎo)致管壁內(nèi)表面同時(shí)存在的腐蝕生銹和結(jié)垢現(xiàn)象，因此目前使用的除垢劑其功能是在除垢的同時(shí)，還必須對(duì)空調(diào)管道內(nèi)壁的鐵銹同步進(jìn)行清理。
4.當(dāng)304薄壁不銹鋼管道運(yùn)用在地鐵空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，因其具有較強(qiáng)的耐腐蝕特性使得管壁內(nèi)不存在鐵銹，因而采用的除垢劑僅僅需要滿足除垢功能即可。隨著國內(nèi)不銹鋼材料的大量使用，日常生活用品、工業(yè)設(shè)備的很多部件或系統(tǒng)都采用了不銹鋼材質(zhì)，比如中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵機(jī)組內(nèi)堂、冷凝器、冷卻水箱、冷卻塔部件等，而市面上已經(jīng)有很多成熟的針對(duì)304不銹鋼材料的除垢劑，不含對(duì)不銹鋼鈍化膜有侵蝕左右的氯離子。因此，針對(duì)地鐵空調(diào)管路系統(tǒng)的除垢操作，對(duì)采用304薄壁不銹鋼管道的空調(diào)管路系統(tǒng)是沒有任何影響的。
結(jié)束語
自20世紀(jì)70、80年代開始在國外發(fā)達(dá)國家大量使用的、且運(yùn)用非常成熟的304薄壁不銹鋼管道系統(tǒng)，能夠很好的滿足地鐵空調(diào)系統(tǒng)的各種特殊工況條件，是升級(jí)替代傳統(tǒng)鍍鋅管、無縫鋼管的理想管道材料，可以很好的徹底解決傳統(tǒng)管道腐蝕生銹等造成系統(tǒng)運(yùn)行故障的問題，在提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、耐用性的同時(shí)，真真做到系統(tǒng)管路后期免維護(hù)，從而在系統(tǒng)運(yùn)行中的維修、維護(hù)可順延改造更新方面，節(jié)約了大量的材料和人工成本。
參考文獻(xiàn)
（1）梅棋、朱玉平、魏廣宏、周煒《北京地鐵復(fù)八線循環(huán)冷卻水系統(tǒng)改造方案研究》。《都市快軌交通》2005年05期
（2）桑士忠《氯離子濃度對(duì)304不銹鋼耐蝕性能的影響》?！镀髽I(yè)技術(shù)開發(fā)》2012年12月第31卷第35期
（3）曲秀華《304不銹鋼在含氯離子循環(huán)冷卻水中腐蝕敏感性的影響》。北京大學(xué)碩士論文2008年9月17日
（4）《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)
(5)《建筑給水金屬管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T 154-2011
（6）空調(diào)系統(tǒng)示意圖摘自《地鐵通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)：中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和原理 33頁》道客阿里巴巴網(wǎng)站2012-08-17
引用《淺談304薄壁不銹鋼管道在地鐵空調(diào)水系統(tǒng)的適應(yīng)性》?！冻鞘熊壍澜煌ā?016年第2期
