我國幅員遼闊，海岸線綿長曲折，海峽猶如一道護城河，將兩岸人民的生活、交通、經濟和文化分隔開來。海底隧道作為一種全天候的交通方式，是過海峽的最佳選擇之一，在許多海峽通道方案中得到廣泛應用。作為跨海連接兩地的百年工程，海底隧道用于海洋強腐蝕環境。隧道內排水系統使用環境惡劣，未來改造難度大，維護成本高。因此，排水系統的耐腐蝕性是決定隧道運營耐久性的重要因素。最近幾年，

在此基礎上，佛山市利亞洛基管業有限公司技術人員結合國內海底隧道工程的腐蝕案例，分析了排水系統海水腐蝕的主要原因及防護措施，并比較了幾種方法的優缺點。常見的排水管。，提出了海底隧道排水系統防腐的要點和建議。

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海底隧道的腐蝕

廈門翔安隧道

廈門翔安隧道是我國大陸第一條自主設計建造的海底隧道。隧道全長8.7km，其中海域4.2km，采用鉆爆法施工。最大開挖斷面為170m2，是典型的大開挖斷面隧道。

廈門翔安隧道排水系統采用“單級集水、單級提升”方案。在隧道的最低點設置一個海底泵房，用于收集整個隧道的廢水，然后由排水泵一次性提升并排出隧道。

主排水管內外采用環氧涂層螺紋鋼管。目前整體使用良好，沒有明顯的腐蝕現象。但普通碳鋼管的配件腐蝕嚴重，直接生銹。海底泵房單根管線采用316L不銹鋼管，整體效果不錯，但焊縫處有明顯腐蝕，如圖1所示。

(a) 整體狀況 (b) 碳鋼管道附件

(c) 316L不銹鋼管

圖1 廈門翔安隧道海底泵房腐蝕狀況

青島膠州灣隧道

青島膠州灣隧道是連接山東省青島市黃島區和市南區的跨海通道。2006年12月開工建設，2011年6月通車，是中國大陸第二條海底公路隧道。隧道全長6.17km，其中海域3.95km。

青島膠州灣隧道排水系統采用“分級收集、多級推進”的方案。全線共有三個廢水泵房。海底泵房設置在隧道最低點，污水泵房設置在隧道兩端，采用“接力”形式。排除隧道廢水。

排水管采用縮合襯塑鋼管，整體狀況良好。但管接頭處和外防腐層涂敷不當的部位存在腐蝕現象，需要定期檢查和維護。

(a) 整體狀況 (b) 局部腐蝕狀況

圖2 青島膠州灣隧道排水主管腐蝕情況

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海水腐蝕的原因

海水鹽度、pH、溫度、溶解氣體速度、微生物和污染等因素的相互作用，使管道的海水腐蝕成為一個極其復雜的過程。一般來說，海水腐蝕的原因可分為海洋生物污損和化學腐蝕兩大類。

生物污垢

海洋生物污損是指在海水中生長的生物（包括動物、植物和微生物）通過附著和聚集給人類海洋工程帶來負面效益的現象。海洋生物污損不僅會降低設備性能，還會影響設施和材料的高效運行。據統計，與海洋微生物附著有關的材料腐蝕占涉海材料腐蝕總量的70%～80%。參與金屬腐蝕的微生物主要有細菌、真菌和藻類，其中細菌腐蝕最大。

海底隧道排水管通常由金屬管材制成，海水中參與金屬腐蝕的微生物主要有硫酸鹽還原菌、鐵菌等。由硫酸鹽還原菌引起的腐蝕約占整個海洋生物污損的一半和是最重要的腐蝕。微生物，如海洋微生物，會加速金屬管道的電化學反應，破壞管道的表面保護層，造成管道系統的腐蝕和泄漏。研究表明，海洋微生物造成的局部腐蝕破壞率高達1mm/a。

海底泵房位于隧道的最低點，一般靠近隧道中部，遠離兩端的風井，因此隧道排水系統具有長距離、高壓的特點。為了減少沿排水管道的失水量，通常會犧牲流速，這樣容易造成泥沙沉積，滋生微生物附著在管道內壁，造成管道點蝕。同時，管道中流動的泥沙容易破壞防腐涂層，不易被發現，增加了管道系統的腐蝕風險。

化學腐蝕

海底隧道排水系統主要用于輸送滲水和消防水。海水中的腐蝕離子主要有氯離子、鎂離子、鈣離子、硫酸根離子等，其中對排水系統腐蝕最嚴重的是氯離子304奧氏體薄壁不銹鋼管電化學腐蝕原因分析，腐蝕部位多發生在焊接接頭處。

對廈門海底隧道和青島膠州灣海底隧道周邊圍巖水質進行分析，發現同一海底隧道兩端地下水中離子含量差異較大。應按水質分類考慮。

3

防腐措施

01

管材選擇

從排水管本身的物理和化學性能來看，應選擇耐腐蝕性較好的材料，通常是銅合金和不銹鋼。

銅合金材料很少被海洋生物污染，廣泛應用于海洋、船舶、電力等領域。然而，銅合金管價格昂貴，安裝和維護復雜，不適合海底隧道排水系統。

不銹鋼管具有良好的耐熱性和阻燃性，安裝方便，其在海水中的腐蝕率隨著浸泡時間的延長呈下降趨勢，具有優良的耐海水腐蝕性能。但低等級不銹鋼抗點蝕能力較弱，容易發生穿孔泄漏。雖然2205不銹鋼的耐腐蝕性優于奧氏體不銹鋼，但由于價格較高，建議用于海底泵房的重要設備。

02

涂層保護

管道防腐涂層是在金屬表面形成一層連續的絕緣覆蓋層，使金屬與海水絕緣（防止海水直接與金屬接觸），即設置高阻以防止電化學反應正常發生，這是一種消耗。管道最常用的防腐措施之一。新的綠色涂層材料應該是一種天然的防污化合物，可以殺死兩種生物并防止海洋生物附著。

目前常用的涂層保護技術分為管道外防腐和內防腐技術。其中外防腐涂料的優缺點對比如下：

熔結環氧樹脂

優勢

施工簡單，無污染；涂層與鋼管表面附著力強，具有優良的耐化學性、耐陰極剝離性、耐彎曲性、絕緣性等。

缺點

很容易被鋒利和堅硬的物體打破。鋪設海底管道時，配重層容易打滑，需要對涂層表面進行防滑處理。

優勢

厚度2~4mm，耐磨耐沖擊

聚乙烯

缺點

對鋼管表面的附著力有限，容易發生陰極剝離；對涂裝施工要求高

環氧煤瀝青

優勢

涂層對鋼管表面附著力強，韌性好，抗滲水能力強

缺點

涂料固化周期長，無法連續施工，生產效率低

優勢

同時具有熔融環氧樹脂附著力強、耐陰極剝離性好、柔韌性好等特點304奧氏體薄壁不銹鋼管電化學腐蝕原因分析，具有聚乙烯層耐磨、耐沖擊等優點。

三層聚乙烯

缺點

昂貴的

管道中的防腐措施主要是襯里和防腐涂層。管道的內襯和內防腐涂層需要預制。管道整體內部防腐處理完成后，運至施工現場進行安裝。如果安裝不慎，需要重新切割焊管，容易造成防腐。層損壞。

管道接頭的防腐也是影響管道防腐效果的重要因素。為獲得良好的接縫補片，要求管材表面處理等級至少為Sa2.5，并選用優質的熱縮帶，以達到管體的涂層性能. 建議使用無縫鋼管代替焊接鋼管。

03

電化學保護

海水是中性電解質溶液，管道在海水中主要受氧吸收腐蝕。反應式如下：

2Fe+O2+2H2O ? 2Fe(OH)2

電化學防腐作為涂層防腐的補充手段，通常包括犧牲陽極法和外加電流陰極保護法。犧牲陽極需要有足夠的負開路電位和閉路電位。常用的犧牲陽極材料有鋁合金、鋅合金和鎂合金。其中，鋁合金材料使用壽命長，適用于海底管道，尤其是鋁鋅銦合金。是使用最廣泛的。

海底隧道排水管道可通過鋼芯將陽極直接焊接在管體上，徹底清理焊接影響區，并使用熱縮膠帶防止外露鋼面腐蝕。陽極內表面和端面應涂有厚度100μm以上的浸沒級環氧涂層，陽極外表面應無涂層等物質。

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常用管道性能比較

由于長期在高鹽高濕的強腐蝕環境中服役，海底隧道的排水系統需要選擇對海水??具有優良抗腐蝕性能的材料，特別是對于難以通行的跨海軌道交通隧道。維護和修理。國內海底隧道工程中常見的排水管有內外覆塑復合管、襯塑鋼管、316L不銹鋼管、內外覆塑復合鋼管等。

01

內外覆塑復合管

內外覆塑復合管是以鋼管為基體，在其上熔化一層厚度為0.5~1.0mm的聚乙烯（PE）和乙烯-丙烯酸共聚物。鋼管內外壁采用噴涂或滾壓方式。（EAA）、環氧樹脂（EP）、聚丙烯（PP）等有機化合物組成的鋼塑復合管材。

這種管材具有耐海水腐蝕性好、承壓性能優良、價格低廉等優點，設計使用壽命長達30年。但由于內外防腐涂層厚度較薄，在實際應用中，管道涂層剝落，法蘭接口處涂層被螺栓擠壓破壞，會導致管道失去防腐性能。腐蝕能力。此外，產品的防腐性能受生產工藝和產品質量的影響，差異較大。

廈門翔安隧道采用這種管材，以螺紋鋼管為基材，內外噴涂300~400μm環氧樹脂涂層。實地調查發現，目前管道整體使用良好，管道外壁無明顯腐蝕，個別涂層受損部位僅有輕微腐蝕。

02

襯塑鋼管

襯塑鋼管是以鋼管為基礎，去除內壁焊肋后，內襯與鋼管內徑相同的聚乙烯（PE）管，最后加壓加熱一定時間成型復合管。這種管材的內襯層較厚，價格適中，可避免管材內防腐層薄而導致涂層剝落和損壞。但由于成品襯塑鋼管沒有外防腐層，后期需要涂防腐漆。在工程實踐中發現，這種管材的外防腐效果一般，需要定期維護檢查。

青島膠州灣隧道排水管道采用凝聚式襯塑鋼管，以無縫鋼管為基材，凝聚式內襯PE管，并涂有防腐漆。目前整體效果不錯，但需要定期檢查維護，現場找管道連接。管道外壁防腐漆未涂到位的地方有局部腐蝕。

03

316L不銹鋼管

316L不銹鋼管具有很強的耐腐蝕性和耐高壓性，管材本身具有防腐能力，無需涂層。316L不銹鋼管在海水中的腐蝕速率低于0.002mm/a，并且隨著浸泡時間的延長，腐蝕速率范圍減小，在海洋環境中可以抵抗腐蝕。同時，316L不銹鋼管可切割、焊接、維修方便，承壓性能好，但價格昂貴，遇海水浸有點蝕。

翔安隧道污水泵房個別排水管采用316L不銹鋼管，其耐腐蝕性明顯強于碳鋼和304不銹鋼。

04

內襯外涂層復合鋼管

內襯外涂層復合鋼管是一種內外涂塑鋼。包覆橡塑（一般為PE），使其自成管殼，厚度達到襯塑效果。塑料外殼流入并與外部鋼管隔開，避免鋼管被海水浸蝕。其外涂層與普通內外涂塑鋼管相似，可采用增強T3PE或普通外涂環氧樹脂處理。

這類管材的優點是：內涂層厚度可達3.0~4.0mm，形成獨立的管體，防腐層不會因收縮率與線膨脹系數之差；外涂層：該層采用三層結構的PE，底層采用對金屬具有良好附著力的環氧樹脂。根據以往的工程經驗，內外覆塑復合管采用環氧樹脂防腐層。由于防腐層的韌性不如聚乙烯材料，在運輸和安裝過程中容易受到沖擊、碰撞、切割和損壞，損壞管道表面。點會逐漸擴大成腐蝕面，防腐效果大打折扣。使用幾年后會生銹。因此，海底隧道工程的設計應注意加強外部防腐設計，然后在環氧涂層的外層涂上聚合物。乙烯基涂層，在環氧層上增加一層保護，增強防腐效果的持久性。

以上四種管材的優缺點對比如下：

內外覆塑復合管

價格：644元/米

優勢

管道內外耐海水腐蝕；低價; 良好的承壓性能；設計壽命長達30年

缺點

內外涂層較薄，實際應用中存在涂層剝落現象；法蘭接口處的涂層應被螺栓擠壓破壞，失去防腐能力；產品的防腐性能受生產工藝和產品質量的影響，差異較大

縮合襯塑鋼管

優勢

管道內襯較厚，內部耐海水腐蝕較好；價格適中；承壓性能好；設計壽命可達30年

缺點

成品管道無外防腐，后期需涂防腐漆。工程實踐發現，外部防腐效果一般，需要定期維護檢查。

316L不銹鋼管

優勢

管材本身耐腐蝕，無需涂層，在海洋環境中耐腐蝕；可切割、可焊接、易于維護；良好的承壓性能

價格：1073元/米

缺點

在海水浸蝕中，有點蝕；昂貴的

內襯外涂層復合鋼管

優勢

管道內外耐海水腐蝕；管道內的塑料涂層可有效避免海水浸蝕；承壓性能好；設計壽命可達30年

價格：1000元/米

缺點

更高的價格；無海底隧道應用案例

3

總結和建議

(1）隨著新技術、新設備、新材料的應用，海底隧道排水系統的防腐性能應與時俱進，達到輕維護、少維護的目標。隧道穩定性高 完善排水系統 抗腐蝕對提高隧道使用壽命、控制投資成本、便于運維管理具有重要作用。

（2）海底隧道兩端近海域的地下水離子含量差異很大，尤其是分級升級的排水系統，更應考慮排水管道的防腐要求。與水質相結合。

（3）對于涂層防腐管，由于焊接鋼管的接頭位置是腐蝕的薄弱點，建議用無縫鋼管代替焊接鋼管，接頭應進行維修以防止腐蝕。

（4）排水管要選擇耐腐蝕性好、施工方便、價格合理的材料，同時還要考慮到排水系統的重要性。