文档介绍：PVCU管材在水井工程中的应用
中华硕博网    2009年03月11日   来源:互联网
中华硕博网核心提示: 摘要:水井是一种古老的取水工程,水井在我国对开发和利用地下水资源、发展农田浇灌和人畜用水方面起着重要作用。而在水井工程中,传
摘要:水井是一种古老的取水工程,水井在我国对开发和利用地下水资源、发展农田浇灌和人畜用水方面起着重要作用。而在水井工程中,传统用于成井的管材以铸铁管、钢管和水泥管等为主,这些管材存在严重的腐蚀老化问题一直难以解决。
关键词:腐蚀井壁管PVC-U管成井工艺
一、水井的发展概况
世界各国在水井工程设计和施工方面有着不同的工艺和特色,在钻进方法井管材料选择水井杀菌消毒治理规范化方面有着严格要求和规范。在四十年代开始尝试采用塑料井管,七十年代初期,发现,重量轻的塑料管,能为轻型钻机和有少数钻工组成的机组所操控和把握,早年建造的水井在长期使用中也表明,塑料井管不受土壤和地下水的化学影响不适于铁细菌生长,寿命长,仅需少量维护和保养,并且在必要时可对水井进行化学处理而不损伤井管,在力学性能上,仍能承受通常地层压力达300米效果仍然很好。到目前,国外水井工业中,井管和滤水管约有70%都为塑料管有30%左右为钢管和铸铁管,水泥类管道由于成井质量等原因已被淘汰。
我国水井工程的井管材料一般为钢管、铸铁管和水泥管,城镇供水主要以铸铁管和钢管为主,通过对当前水井调查研究,施工水井的成井结构设计、尽管和滤水管的选择都不合理,井管腐蚀严重,造成井管腐蚀变形、破裂,水井涌沙等问题突出。七十年代开始,对塑料井管、滤水管进行了小批量推广应用,取得里较好的效果,但由于生产技术和成井工艺等原因,未能进一步开发。目前,国内大口径水井工程,铸铁管在成井管材中占70%左右,其余的以水泥类管为主,对于***水井,塑料井管和滤水管的开发和应用逐年上升,但由于传统观念和塑料井管产品质量标准等问题,成井工艺上又缺乏指导,致使这项技术发展缓慢,也影响了塑料井管在国内的推广。
水资源的短缺是一个全球性问题,对地下水资源的开发和利用显得日益重要,由于地热资源的洁净性等优点,近年来也得到很大的开发和利用,在所有这些钻井中所使用的井管多时传统的金属管材,由于井管腐蚀造成的浪费和损失以及一系列、其他不良后果一直没有得到很好的解决。
本世纪50年代以后,随着石油化学工业的飞速发展,石油深加工技术日趋完善,塑料制品种类多样化,产量迅速增长,使之逐步发展成为一种新型工程材料。塑料管和传统管材相比,塑料井管性能均一,抗腐蚀能力强,且具有重量轻,抗磨损和生物惰性、水流阻力小,,使用寿命长,安装简便迅速,造价较低等显著优势,受到了管道工程界的青睐。
结合以上特点,塑料井管具有广阔的应用前景,研究开发塑料井管意义重大。
二、传统井管的腐蚀机理研究
井管的腐蚀类型
腐蚀类型
腐蚀成因
危害及速度
化学腐蚀
电偶腐蚀
缝隙腐蚀
孔蚀
磨损腐蚀
应力腐蚀
PH〈5;酸洗井;酸物质渗透
材质不均;形成电极电位差
表面泥砂、水垢屏蔽作用等
Cl-、ClO4-等含量较高
含砂量大、水流速度高等
焊接加工造成的应力等
危害大、腐蚀速度快
危害大、腐蚀速度快
危害大、腐蚀速度慢
危害大、腐蚀速度快
危害大、腐蚀速度慢
危害大、腐蚀速度慢
井管的腐蚀机理
1)氧化理论:由于水中的碳酸作用,铁变成碳酸亚铁,接着再被水中的氧所氧化,成为氢氧化铁。
2)过氧化理论:铁首先和水化合成氢氧化亚铁,这时产生的氢气和水中的氧化合生成H2O2之后,氢氧化亚铁和H2O2化合生成氢氧化铁。
Fe+2H2O→Fe2+H2↑
H2+O2→H2O2
2Fe2+H2O2→2Fe3
3)电化学理论:腐蚀是由电化学反应而引起的,首先生成的是氢氧化亚铁,在碱性水中,与氧化合生成氢氧化铁,形成膜而停留在金属表面。在酸性水时,先与水中碳酸形成的CO2化合成重碳酸亚铁后再与水中氧化合成的氢氧化铁,以浮游形成从水中析出沉淀。
此外,在腐蚀中,还有一些能用微电池——浓差电池或氧差电池机理说明的腐蚀。
当水在管道里与铁接触,通过各种途径开始腐蚀,在氧化皮的缝隙或管内凹凸不平的粗糙面上,形成许多微小的腐蚀电池,开始腐化,产生沿着水流方向的膜或壳。假如这种电化学或微电池作用代表全部腐蚀过程的话,我们应该看到的是一个空泡,但实际上,我们发现的这些空泡,经过一段时期后,变成了大小不均的瘤状结垢,硬壳内布满了氧化亚铁和硫化铁等物质。这是因为,当金属表面由于氧化形成二价氢氧化铁与中性水接触形成的三价铁并不是永远贴附在管壁上,保持静止。只要水中不断有O2溶入,就可能通过破裂的膜向内一层层运动,把部分亚铁离子氧化成铁离子,经过一段时间,这些氧化铁浓度超过一定的比例