建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限分析方法探究摘要：建筑燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限在城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)中具有重要意義，而如何科學(xué)地確定其設(shè)計(jì)使用年限還存在一些問題。本文簡述了建筑燃?xì)夤艿朗褂脡勖姆治龇椒ǎ攸c(diǎn)分析了碳鋼和鍍鋅鋼管在不同環(huán)境的使用壽命，并提出了相應(yīng)的解決措施。關(guān)鍵詞：建筑燃?xì)夤艿溃辉O(shè)計(jì)使用年限；分析方法引言在城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限，常規(guī)做法是按國家規(guī)范要求或采用以往的經(jīng)驗(yàn)確定，設(shè)計(jì)文件確定的燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限與實(shí)際使用壽命往往存在差異，如何科學(xué)地確定建筑燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限，確保其在正常條件下的可靠運(yùn)行成為亟待解決的問題。燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限的要求城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)的主要依據(jù)是《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50028-2006)、《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》(GB50494-2009)等相關(guān)規(guī)范，對(duì)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限的定義和要求是：設(shè)計(jì)規(guī)定的管道、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件等不需要大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)間；燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)小于30年。在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)施應(yīng)保證在正常使用條件下的可靠運(yùn)行。埋地鋼制管道在腐蝕控制良好的條件下使用壽命可超過30年，聚乙烯管和鑄鐵管的使用壽命一般可達(dá)到40-50年。從燃?xì)夤艿缹?shí)際運(yùn)行來看，許多情況下難以達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限要求，導(dǎo)致管道大修改造不得不提前進(jìn)行，造成較大浪費(fèi)。燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限的確定問題燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)年限、設(shè)計(jì)范圍、設(shè)計(jì)規(guī)模等，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定管道和材料設(shè)備選用以及施工驗(yàn)收要求，而對(duì)于建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限的確定，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或傳統(tǒng)方法，還存在以下一些不足：注重以計(jì)算流量參數(shù)的水力計(jì)算選取管徑忽略燃?xì)夤艿啦牧系倪x擇

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定了以設(shè)計(jì)壓力范圍來確定的管道材料的選用標(biāo)準(zhǔn)，其主要是以材料力學(xué)性能為參考指標(biāo)，包括管道材料抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和壁厚等，僅靠設(shè)計(jì)壓力等參數(shù)和管道力學(xué)性能指標(biāo)無法確定燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限。燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限缺乏科學(xué)的判定標(biāo)準(zhǔn)和方法我國幅員遼闊，不同地區(qū)的環(huán)境條件存在巨大差異，一是南北差異，在北方寒冷地區(qū)不僅要考慮土壤腐蝕性和環(huán)境條件如相對(duì)濕度等，還需要考慮管道材料的低溫受凍損壞問題；在南方地區(qū)，則可能需要考慮臺(tái)風(fēng)、環(huán)境溫度以及酸雨對(duì)材料的腐蝕等問題。同一種材質(zhì)的管道在不同地區(qū)的使用條件和使用壽命是完全不同的。采用傳統(tǒng)方法確定燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限或直接規(guī)定其設(shè)計(jì)使用年限，是缺乏依據(jù)的，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)也沒有提供科學(xué)有效的方法。因此，有必要對(duì)設(shè)計(jì)使用年限的確定問題進(jìn)行分析和比較，得出燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限在安全性、可靠性、耐久性方面得到保障的有效方法。分析方法探究4.1燃?xì)夤艿赖氖б蛩胤治鼋饘俟艿啦牧献畛Ｒ姷氖歉g引起的，腐蝕與防護(hù)是材料研究與應(yīng)用領(lǐng)域中的專門學(xué)科，按腐蝕的過程和機(jī)理，可分為以下類型：（1）金屬腐蝕的分類a.化學(xué)腐蝕b.電化學(xué)腐蝕c.物理腐蝕（2）金屬的腐蝕速度a.金屬腐蝕速度的質(zhì)量指標(biāo)通常采用質(zhì)量損失法表示，如g/m2?h、mg/m2?d。b.金屬腐蝕速度的深度指標(biāo)把金屬的厚度因腐蝕減小的量，以線量單位表示，并換算成相當(dāng)于單位時(shí)間的數(shù)值。如mm/a、ym/a。（3）金屬的腐蝕形態(tài)全面腐蝕在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕，也可視為均勻腐蝕，即整個(gè)金屬表面幾乎以相同的速度進(jìn)行腐蝕，最后使金屬變薄直到失效。這類腐蝕的危險(xiǎn)性相對(duì)較小，只要在設(shè)計(jì)時(shí)增加材料腐蝕裕量就能夠使設(shè)備達(dá)到應(yīng)有的使用壽命而不被腐蝕破壞。局部腐蝕在腐蝕環(huán)境中，金屬表面的某些區(qū)域發(fā)生腐蝕，而表面其他部分則幾乎未被破壞。在點(diǎn)蝕環(huán)境中，在設(shè)計(jì)時(shí)僅靠增加材料腐蝕裕量沒有實(shí)際意義。局部腐蝕包括以下主要形態(tài)：1）電偶腐蝕：指兩種或兩種以上的具有不同電位的金屬接觸時(shí)形成的腐蝕，又稱不同金屬的接觸腐蝕。耐蝕性較差的金屬（電位較低）接觸后成為陽極，腐蝕加??；而耐蝕性較高的金屬（電位較高）則變成陰極受到保護(hù)，腐蝕減輕或甚至停止。2）孔蝕：是一種從金屬表面向內(nèi)部擴(kuò)展形成空穴或蝕坑狀的局部腐蝕形態(tài)，一般是直徑小而深。蝕孔的最大深度和金屬平均腐蝕深度的比值稱為孔蝕系數(shù)，該系數(shù)越大表示孔蝕越嚴(yán)重?？孜g是碳鋼、低合金鋼、不銹鋼以及鎳等材料發(fā)生腐蝕的最重要因素。4.2建筑燃?xì)夤艿栏g因素分析建筑燃?xì)夤艿赖氖褂铆h(huán)境主要是大氣環(huán)境，大氣腐蝕的主要因素由大氣污染組分：包括S02、NOX、海鹽粒子、03、顆粒物等決定。（1）碳鋼在大氣中的腐蝕行為在工業(yè)或城市大氣環(huán)境中，當(dāng)存在著S02或其氧化產(chǎn)物SO42-時(shí)，首先，它們以干、濕沉降的方式進(jìn)入碳鋼表面的薄液膜，形成硫酸電解質(zhì)。接著，硫酸與基體金屬鐵發(fā)生反應(yīng)，生成FeS04,而FeS04又能進(jìn)一步氧化水解生成硫酸開始新的循環(huán)過程：Fe+S02+02FeS042S02+02+2H202H2S044H2S04+4Fe+2024FeS04+4H204FeS04+02+6H204Fe00H+4H2S04在海洋大氣環(huán)境下，氯化物加速碳鋼的腐蝕，碳鋼在室外的腐蝕速率比室內(nèi)高10倍，并且海洋大氣對(duì)碳鋼的腐蝕大約比內(nèi)陸大氣腐蝕高100倍，碳鋼腐蝕速度和表面鹽沉積量在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上呈線性關(guān)系?？偟膩碚f，碳鋼是不耐蝕的材料。（2）鍍鋅鋼在大氣中的腐蝕行為鍍鋅鋼是在鐵基體外層采用電鍍或熱浸方式將鋅附著在鐵基體表面。其中鐵基體的電位是-0.44V，鋅的電位是-0.762V，鋅是陽極從而起到保護(hù)鐵基體的作用,同時(shí)鍍鋅層還有隔離大氣的保護(hù)作用。由此可見，建筑燃?xì)夤艿赖氖褂脡勖饕Q于兩個(gè)方面的因素，一是管道材料本身的耐腐蝕性能，二是管道材料的使用環(huán)境。下表是ISO12944－2017提供的大氣腐蝕環(huán)境分類：表1大氣腐蝕性典型環(huán)境分類1注：金屬的腐蝕速率并不是恒定不變的。5結(jié)論與討論建筑燃?xì)夤艿赖氖褂媚晗薏粌H取決于管道本身的使用性能，還包括使用環(huán)境條件，科學(xué)地確定燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限，按傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)確定管道設(shè)計(jì)使用年限的方法不僅沒有實(shí)際意義相反還是有害的。通過分析燃?xì)夤艿朗У闹饕蛩睾褪褂脡勖c環(huán)境條件分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，得出以下結(jié)論及相關(guān)討論：燃?xì)夤艿赖氖褂媚晗夼c使用環(huán)境密切相關(guān)；在C3區(qū)域的鍍鋅鋼管穿孔年限最快小于16年；當(dāng)燃?xì)夤艿肋_(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限時(shí)應(yīng)考慮性能更優(yōu)良的材料，如不銹鋼等新材料；地區(qū)腐蝕等級(jí)由大氣污染物含量確定，包括S02、CI-、年平均溫度、相對(duì)濕度以及降水酸度等，對(duì)于燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限的分析尤其重要；參考文獻(xiàn)：ISO12944－2017Paintsandvarnishes－CorrosionProtectionofSteelStructuresbyProtectivePain