自来水管内壁水垢的形成是多种因素共同作用的结果。一方面，自来水中溶解的钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）等离子与碳酸氢根（HCO₃⁻）、硫酸根（SO₄²⁻）等相结合，在加热或水流停滞的情况下会发生化学反应。比如，碳酸氢钙受热分解会生成不溶于水的碳酸钙（CaCO₃）和二氧化碳（CO₂），其反应式为：Ca (HCO₃)₂→CaCO₃ + CO₂ + H₂O。这类沉淀物在水温超过 60℃时，结晶速度会明显加快，在热水管道中表现得更为显著。在硬水地区，即钙镁含量＞120mg/L 的区域，管道结垢速度相较于软水地区要快 3 - 5 倍。另一方面，在静止水环境中，铁细菌、藻类等微生物的代谢产物 —— 多糖类物质，会吸附矿物质，进而形成黏稠的生物膜。实验表明，3 个月未流动的水管中，生物膜厚度可达 0.3mm，含菌量超过 10⁴ CFU/cm²，其中大肠杆菌、军团菌等致病菌占比达 15%。此外，管材与水质之间也存在相互作用。铁管氧化生成的 Fe₂O₃（红锈）会与 CaCO₃结合，形成复合垢层，而 pH 值＜6.5 的酸性水质会加速金属腐蚀，使铁管年均腐蚀速率达到 0.1 - 0.3mm。PVC 管虽不存在锈蚀问题，但其表面粗糙度（Ra＞1.6μm）使其更易附着沉淀物。

  针对自来水管内壁水垢问题，有多种清洗方式可供选择。在物理清洗技术方面，脉冲清洗是利用 0.2 - 0.3MPa 的压缩空气与水流交替冲击，产生频率为 15 - 30Hz 的震荡波。相关测试显示，5 分钟的脉冲清洗可清除 90% 的松散水垢，但对于厚度＞3mm 的厚垢，则需配合柠檬酸进行预处理。其操作步骤为：关闭总阀，安装分流器与脉冲清洗机，接着进行分段作业（每段≤20 米），最后排水并检测浊度。高压水射流清洗则是使用 50 - 70MPa 的高压泵，其压力相当于消防水枪压力，配合旋转喷头可实现 360° 冲刷。该方法适用于铸铁管、镀锌管，但 PPR 管的承压极限为 2.5MPa，超压使用会导致爆管。机械刮除清洗是通过管道机器人搭载碳钢刮刀，当转速达到 200 - 300r/min 时，可清除厚度＞5mm 的硬垢。不过，此方法需配合内窥镜做定位，适用于局部堵塞情况，但其人力成本较高。

  在化学清洗技术方面，酸性溶解法使用 6% - 8% 的食品级柠檬酸溶液，在 40℃条件下反应效率最高，30 分钟可溶解 85% 的碳酸钙垢。若使用强酸，如盐酸，需严控浓度＜5%，否则会对铜管造成腐蚀，其年均腐蚀率＞0.05mm。操作时需注意，酸洗后需用 1% 碳酸钠进行中和，并用 pH 试纸检测至中性方可排水。碱性清洗剂则是利用氢氧化钠（NaOH）与油脂发生皂化反应（C₃H₅(COOR)₃ + 3NaOH→3RCOONa + C₃H₅(OH)₃），适合清除生物膜残留，但后续需进行酸洗中和。

  在实际应用中，不同水质和管道材质需要适配不同的清洗方案。在硬水地区，如北方，优先采用 “脉冲 + 柠檬酸” 的组合清洗方式，清洗后建议安装软水机（树脂交换容量≥20L/kg）。对于金属管道，应禁用 pH＜3 的强酸，可推荐使用超声波清洗（频率 28 - 40kHz）或磁化防垢技术。在清洗周期方面，普通住宅（PVC 管）建议 2 年清洗一次，老旧小区（铁管）建议 1 年清洗一次，医院、学校等场所建议 6 个月清洗一次。同时，在化学洗涤过程中，操作人员需穿戴口罩，防止水中有害于人体健康的物质通过呼吸进入体内。清洗完成后，需对冲洗残留进行仔细的检测，要求电导率＜80μS/cm，浊度＜1NTU。水垢的存在会对水流效率、健康风险以及设备损耗等方面产生不良影响。例如，当管径缩小 50% 时，流量系数（Cv 值）从 120 降至 35，泵功耗增加 2.1 倍。某小区 DN100 铸铁管 10 年未清洗，末端水压从 0.3MPa 降至 0.08MPa。生物膜中检出铅（＞15μg/L）、镉（＞5μg/L），超过国标限值 3 倍。流行病学统计表明，长时间喝高水垢水，肾结石发病率增加 23%。热水器加热管结垢 1mm，能耗增加 10%，寿命减少 30%。热交换器效率对比显示，无垢时为 85%，而结垢 3mm 时仅为 52%。因此，通过科学的清洗方式可明显提升用水安全，建议结合水质检测报告选择适配的清洗方案。