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摘要：冷却循环水系统是空调水系统的重要组成部分，轨道交通冷却水系统一般为开式系统，水中杂质多，加上冷却水温度较高，极易对管道内壁产生腐蚀，因此冷却循环水管材质不仅要考虑管道水力条件，还应充分考虑水管耐久性、耐腐蚀的要求。近年来，部分城市新建的轨道交通冷却循环水管开始采用薄壁不锈钢管代替传统的三种管材，本文对薄壁不锈钢管在轨道交通冷却循环水系统中的运用作一个简单的分析及展望。
关键词：城市轨道交通;冷却循环水系统;薄壁不锈钢管
Abstract：Cooling circulating water system is an important part of air conditioning water system， for the open system， the material of the pipe line should consider not only the condition of water conservancy， but also the durabilityand corrosion resistance， due to the inner wall of the pipes would corroded by the high temperature hot water with impuritie. In recent years， the thin-walled stainless steel pipes are used to replace the traditional three kinds of pipes in the newly built cooling and circulating water pipes of rail transit in some cities. In this paper， the application of thin-walled stainless steel pipe in cooling circulating water system of rail transit is briefly analyzed and prospected.
Keywords：Urban rail transit;Cooling Cycling-water System;Thin-wall Stainless Steel Pipe
1 引言
从1969年10月1日我国第一条地铁通车至今，全国已有四十个多个城市开通或正在建设城市轨道交通项目，目前已开通的城市轨道交通线路里程达七千多公里，我国已迎来了城市轨道交通建设的高潮。空调冷却循环水系统对轨道交通的运营及环境有着极为重要的作用，而水管的材质选择则会直接影响循环冷却水的最终运行的效果，根据调研发现，三种传统的冷却水管材在轨道交通的运用中均有一些弊端，都有发生事故的案例，严重影响了轨道交通正常的运营，造成了较大的经济损失。近年来，随着国民经济的快速增长，薄壁不锈钢管在民建项目包括生活用水系统、直饮水系统、食品管道系统、大型屋面虹吸式排水系统中均得到广泛的运用，该种材质具有卫生、耐腐蚀、强度高、水力条件好、绿色环保等优点，在一些城市新建的轨道交通项目的冷却循环水系统中也逐渐开始采用该材质替代传统的管材，文章就薄壁不锈钢管在轨道交通冷却循环水系统中的运用作一个简单的分析及展望。
2 轨道交通循环冷却水系统工况分析
轨道交通地下车站项目的冷却循环水系统一般包括放置在室外地面或者屋顶的开式冷却塔以及设置在冷冻机房内的冷却循环泵、水处理仪、冷水机组等，冷却水管为连接各设备要暴露在室外环境中以及埋地敷设，室外的水管需承受四季温差、风吹雨淋、土壤的侵蚀，这就对冷却循环水管外壁的耐腐蚀性提出了较高的要求。在工程建设时，要求对镀锌钢管镀锌层被破坏部分及管螺纹露出部分刷防锈漆一道、面漆二道，埋地敷设的镀锌钢管采用四油三布加强防腐。
轨道交通冷却循环水系统一般为开式系统，由于水和大气不断的接触，会混入各种杂质，同时需要不定期的从市政管网上补充一定的水量，因此冷却水一般有以下特点：（1）开式系统的水分不断蒸发，需不定时补充市政自来水，同时由于冷却水与空气热交换时，会混入空气中各种不确定的成分，导致水质变化复杂（2）空气中的尘土、细菌、孢子、可溶性气体进入水体，致使微生物、藻类大量繁殖 [1]（3）水中溶解氧及电解质离子浓度升高，如SO42-、Cl-等，导致金属内壁发生电化学腐蚀及氧腐蚀的速度加剧（4）冷却循环水在管道中的流速较慢，按《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019第3.11.11条规定，冷却循环水干管中的流速一般为1～2m/s[2]，并且冷却水系统的供回水温度一般在32～37℃左右，较高的温度导致水中二氧化碳气体散失，破坏了水中的酸碱平衡，容易在水管内部形成水垢。在平时的运营过程中，维保人员需对冷却循环水水质进行监测，通过水处理仪、在线清洗装置、电子除垢仪、调节水流速度等方式减轻水质对管道内壁的腐蚀，延长水管的使用寿命。
3 轨道交通循环冷却水集中常用管材的比较及分析
轨道交通項目作为百年民生工程，冷却循环水系统关乎着轨道交通各项设备能否正常运行及空间环境温度的调节，冷却水管敷设线路长，甚至穿越站厅公共区，管道若出现问题抢修，极为费时费力，严重时甚至导致轨道交通车站无法正常使用，将造成极大的社会负面影响，因此对冷却循环水系统管道选择上更偏向于管材的耐久性、耐腐蚀性以及安全性。
目前已开通运营的轨道交通项目中，绝大部分的冷却循环水系统的管材采用的是镀锌钢管、衬塑（涂塑）钢管、内衬不锈钢管三种。
由于镀锌钢管前期投资较小，安装方便的优势，镀锌钢管成为了轨道交通冷却循环水系统中运用最为广泛的管材，但是镀锌钢管耐腐蚀性、抗氧化性较差，理论使用寿命一般也就20～25年，为了延长镀锌钢管的使用寿命，实际工程上还需再采取一些措施增强镀锌钢管的耐腐蚀性及抗氧化性，比如前文提及的四油三布防腐措施、涂刷防锈漆等，还有一些城市，如上海采用AOP水处理仪，将臭氧溶解并加入到冷却水中，使用臭氧等强氧化性物质在水中产生一系列自由基反应，分解水中有机物与微生物，同时在金属表面形成一层致密的氧化膜，减缓管道腐蚀的速度。但是以上的种种措施也只是能稍微减缓管道被腐蚀的速度，另外管道防腐性能的好坏严重依赖施工质量，往往一些隐蔽工程最容易先出现问题，根据调研，有些运行10年以上的地铁线路，每年能从冷却水管道中冲洗出几十公斤的锈皮、水垢等，说明管道已经氧化腐蚀严重，一旦承压不够造成水管破裂，后果不堪设想。 轨道交通冷却循环水系统中另外一种使用较多的管材就是衬塑钢管或者涂塑钢管，衬塑或者涂塑钢管具有内壁抗腐蚀、耐磨、连接方式可靠的优点，但是这种管材的缺点也是较为明显，首先是接口处施工复杂、焊接处需回厂补塑，如现场补塑处理不当内壁极易产生脱落，其次作为使用两种不同材质的复合管，复合处极易应温差原因造成不同程度的伸缩从而导致内壁脱落，内壁脱落除了使管道内壁失去的抗腐作用，更會对管道造成淤堵，进而影响设备正常运行甚至因高温损坏，影响地铁的正常运营。内衬不锈钢管和衬塑钢管优缺点类似，在此不再展开讨论。
国外发达国家的管道系统在上世纪七八十年代就开始广泛使用薄壁不锈钢管，随着国民经济的快速增长，薄壁不锈钢管在我国的民建项目包括生活用水系统、直饮水系统、食品管道系统、大型屋面虹吸式排水系统中得到广泛的运用。近年来，部分城市新建的轨道交通冷却循环水管开始采用薄壁不锈钢管代替传统的三种管材，如北京地铁7、8号线、成都地铁17号线等。薄壁不锈钢管虽然相较于其他传统管材价格偏高，但是这种管材具有卫生、耐腐蚀、强度高、水力条件好、绿色环保等优点。根据参考文献，不锈钢管在管壁上会形成一层致密的Cr2O3钝化膜，而冷却水中的SO42-对不锈钢没有负面影响，甚至还会抑制Cl-对Cr2O3钝化膜侵蚀的敏感性，因此不锈钢管均有较强耐腐蚀性[3];另外不锈钢管相较于传统管材物理性能上也有较强的优势，不锈钢管有较强刚度，承压系数更高，同时管道阻力系数低，具有较好的水利条件，从而降低了设备能耗;从轨道交通日常的运营维保来看，传统方案一般是通过往冷却循环水中加化学药剂来除垢去锈，但是化学药剂一般具有弱酸性，这种方法难以达到防腐与阻垢的平衡，存在金属管道内壁腐蚀甚至点蚀，进而影响设备及输送管道使用寿命，不锈钢管具有较强耐腐蚀性，不易生锈，平时的管道维护中只需要除垢即可，目前市面上已有针对不锈钢表面除垢且不带Cl-的各种除垢剂，这就大大提高了设备及管道维护效率及使用寿命，进而节省了投资。
4 结束语
随着我国经济的不断增长，人们对生活质量要求的不断提高，薄壁不锈钢管在轨道交通冷却循环水系统中的应用将会越来越多，不锈钢以其优越的性能逐步替代传统落后的各类管材已是大势所趋，随着各种新材料、新技术更多在轨道交通项目上的应用，必将实现城市轨道交通给排水工程质量的提升，推动城市经济可持续发展。
参考文献：
[1] 赵亚伟. 王玉秋，空调水系统水质的若干常见问题 [J].建筑热能通风空调.2003（02）：67-68.
[2] 《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）
[3] 桑士忠，氯离子浓度对304不锈钢耐蚀性能的影响[J].企业技术开发，2012（12）：174-176.
（作者单位：上海市隧道工程轨道交通设计研究院）
作者简介：何浩（1988～），男，硕士研究生，工程师，从事轨道交通工程设计与研究。
关键词：城市轨道交通;冷却循环水系统;薄壁不锈钢管
Abstract：Cooling circulating water system is an important part of air conditioning water system， for the open system， the material of the pipe line should consider not only the condition of water conservancy， but also the durabilityand corrosion resistance， due to the inner wall of the pipes would corroded by the high temperature hot water with impuritie. In recent years， the thin-walled stainless steel pipes are used to replace the traditional three kinds of pipes in the newly built cooling and circulating water pipes of rail transit in some cities. In this paper， the application of thin-walled stainless steel pipe in cooling circulating water system of rail transit is briefly analyzed and prospected.
Keywords：Urban rail transit;Cooling Cycling-water System;Thin-wall Stainless Steel Pipe
1 引言
从1969年10月1日我国第一条地铁通车至今，全国已有四十个多个城市开通或正在建设城市轨道交通项目，目前已开通的城市轨道交通线路里程达七千多公里，我国已迎来了城市轨道交通建设的高潮。空调冷却循环水系统对轨道交通的运营及环境有着极为重要的作用，而水管的材质选择则会直接影响循环冷却水的最终运行的效果，根据调研发现，三种传统的冷却水管材在轨道交通的运用中均有一些弊端，都有发生事故的案例，严重影响了轨道交通正常的运营，造成了较大的经济损失。近年来，随着国民经济的快速增长，薄壁不锈钢管在民建项目包括生活用水系统、直饮水系统、食品管道系统、大型屋面虹吸式排水系统中均得到广泛的运用，该种材质具有卫生、耐腐蚀、强度高、水力条件好、绿色环保等优点，在一些城市新建的轨道交通项目的冷却循环水系统中也逐渐开始采用该材质替代传统的管材，文章就薄壁不锈钢管在轨道交通冷却循环水系统中的运用作一个简单的分析及展望。
2 轨道交通循环冷却水系统工况分析
轨道交通地下车站项目的冷却循环水系统一般包括放置在室外地面或者屋顶的开式冷却塔以及设置在冷冻机房内的冷却循环泵、水处理仪、冷水机组等，冷却水管为连接各设备要暴露在室外环境中以及埋地敷设，室外的水管需承受四季温差、风吹雨淋、土壤的侵蚀，这就对冷却循环水管外壁的耐腐蚀性提出了较高的要求。在工程建设时，要求对镀锌钢管镀锌层被破坏部分及管螺纹露出部分刷防锈漆一道、面漆二道，埋地敷设的镀锌钢管采用四油三布加强防腐。
轨道交通冷却循环水系统一般为开式系统，由于水和大气不断的接触，会混入各种杂质，同时需要不定期的从市政管网上补充一定的水量，因此冷却水一般有以下特点：（1）开式系统的水分不断蒸发，需不定时补充市政自来水，同时由于冷却水与空气热交换时，会混入空气中各种不确定的成分，导致水质变化复杂（2）空气中的尘土、细菌、孢子、可溶性气体进入水体，致使微生物、藻类大量繁殖 [1]（3）水中溶解氧及电解质离子浓度升高，如SO42-、Cl-等，导致金属内壁发生电化学腐蚀及氧腐蚀的速度加剧（4）冷却循环水在管道中的流速较慢，按《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019第3.11.11条规定，冷却循环水干管中的流速一般为1～2m/s[2]，并且冷却水系统的供回水温度一般在32～37℃左右，较高的温度导致水中二氧化碳气体散失，破坏了水中的酸碱平衡，容易在水管内部形成水垢。在平时的运营过程中，维保人员需对冷却循环水水质进行监测，通过水处理仪、在线清洗装置、电子除垢仪、调节水流速度等方式减轻水质对管道内壁的腐蚀，延长水管的使用寿命。
3 轨道交通循环冷却水集中常用管材的比较及分析
轨道交通項目作为百年民生工程，冷却循环水系统关乎着轨道交通各项设备能否正常运行及空间环境温度的调节，冷却水管敷设线路长，甚至穿越站厅公共区，管道若出现问题抢修，极为费时费力，严重时甚至导致轨道交通车站无法正常使用，将造成极大的社会负面影响，因此对冷却循环水系统管道选择上更偏向于管材的耐久性、耐腐蚀性以及安全性。
目前已开通运营的轨道交通项目中，绝大部分的冷却循环水系统的管材采用的是镀锌钢管、衬塑（涂塑）钢管、内衬不锈钢管三种。
由于镀锌钢管前期投资较小，安装方便的优势，镀锌钢管成为了轨道交通冷却循环水系统中运用最为广泛的管材，但是镀锌钢管耐腐蚀性、抗氧化性较差，理论使用寿命一般也就20～25年，为了延长镀锌钢管的使用寿命，实际工程上还需再采取一些措施增强镀锌钢管的耐腐蚀性及抗氧化性，比如前文提及的四油三布防腐措施、涂刷防锈漆等，还有一些城市，如上海采用AOP水处理仪，将臭氧溶解并加入到冷却水中，使用臭氧等强氧化性物质在水中产生一系列自由基反应，分解水中有机物与微生物，同时在金属表面形成一层致密的氧化膜，减缓管道腐蚀的速度。但是以上的种种措施也只是能稍微减缓管道被腐蚀的速度，另外管道防腐性能的好坏严重依赖施工质量，往往一些隐蔽工程最容易先出现问题，根据调研，有些运行10年以上的地铁线路，每年能从冷却水管道中冲洗出几十公斤的锈皮、水垢等，说明管道已经氧化腐蚀严重，一旦承压不够造成水管破裂，后果不堪设想。 轨道交通冷却循环水系统中另外一种使用较多的管材就是衬塑钢管或者涂塑钢管，衬塑或者涂塑钢管具有内壁抗腐蚀、耐磨、连接方式可靠的优点，但是这种管材的缺点也是较为明显，首先是接口处施工复杂、焊接处需回厂补塑，如现场补塑处理不当内壁极易产生脱落，其次作为使用两种不同材质的复合管，复合处极易应温差原因造成不同程度的伸缩从而导致内壁脱落，内壁脱落除了使管道内壁失去的抗腐作用，更會对管道造成淤堵，进而影响设备正常运行甚至因高温损坏，影响地铁的正常运营。内衬不锈钢管和衬塑钢管优缺点类似，在此不再展开讨论。
国外发达国家的管道系统在上世纪七八十年代就开始广泛使用薄壁不锈钢管，随着国民经济的快速增长，薄壁不锈钢管在我国的民建项目包括生活用水系统、直饮水系统、食品管道系统、大型屋面虹吸式排水系统中得到广泛的运用。近年来，部分城市新建的轨道交通冷却循环水管开始采用薄壁不锈钢管代替传统的三种管材，如北京地铁7、8号线、成都地铁17号线等。薄壁不锈钢管虽然相较于其他传统管材价格偏高，但是这种管材具有卫生、耐腐蚀、强度高、水力条件好、绿色环保等优点。根据参考文献，不锈钢管在管壁上会形成一层致密的Cr2O3钝化膜，而冷却水中的SO42-对不锈钢没有负面影响，甚至还会抑制Cl-对Cr2O3钝化膜侵蚀的敏感性，因此不锈钢管均有较强耐腐蚀性[3];另外不锈钢管相较于传统管材物理性能上也有较强的优势，不锈钢管有较强刚度，承压系数更高，同时管道阻力系数低，具有较好的水利条件，从而降低了设备能耗;从轨道交通日常的运营维保来看，传统方案一般是通过往冷却循环水中加化学药剂来除垢去锈，但是化学药剂一般具有弱酸性，这种方法难以达到防腐与阻垢的平衡，存在金属管道内壁腐蚀甚至点蚀，进而影响设备及输送管道使用寿命，不锈钢管具有较强耐腐蚀性，不易生锈，平时的管道维护中只需要除垢即可，目前市面上已有针对不锈钢表面除垢且不带Cl-的各种除垢剂，这就大大提高了设备及管道维护效率及使用寿命，进而节省了投资。
4 结束语
随着我国经济的不断增长，人们对生活质量要求的不断提高，薄壁不锈钢管在轨道交通冷却循环水系统中的应用将会越来越多，不锈钢以其优越的性能逐步替代传统落后的各类管材已是大势所趋，随着各种新材料、新技术更多在轨道交通项目上的应用，必将实现城市轨道交通给排水工程质量的提升，推动城市经济可持续发展。
参考文献：
[1] 赵亚伟. 王玉秋，空调水系统水质的若干常见问题 [J].建筑热能通风空调.2003（02）：67-68.
[2] 《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）
[3] 桑士忠，氯离子浓度对304不锈钢耐蚀性能的影响[J].企业技术开发，2012（12）：174-176.
（作者单位：上海市隧道工程轨道交通设计研究院）
作者简介：何浩（1988～），男，硕士研究生，工程师，从事轨道交通工程设计与研究。