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循環水腐蝕的因素循環冷卻水中影響金屬換熱設備腐蝕的因素很多,概括起來可以分為化學因素、物理因素、微生物因素等。主要的因素如下。 ⑴PH值 pH值偏酸性時,則碳鋼表面不易形成保護膜,而且H+又是很好的去極化劑,促進腐蝕電池陰極電子的轉移,故pH值偏酸性時,其腐蝕率要比pH值偏堿性時高。 ⑵陰離子 金屬的腐蝕速度與水中的陰離子的種類有密切的關系。冷卻水中Cl-、Br-、I-等活性離子能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜,增進腐蝕。水中的鉻酸根、亞硝酸根、硅酸根和磷酸根等陰離子能鈍化鋼鐵或生成難溶沉淀物而覆蓋金屬表面,起到抑制腐蝕的作用。 ⑶硬度 硬度過高時則會結垢,而且在一定條件下會引起垢下腐蝕。硬度太低,緩蝕劑與金屬作用在金屬表面形成的保護膜(緩蝕劑膜)難以形成,對緩蝕效果有影響。 以磷系配方為例,Ca2+一般不得小于30mg/L,以形成磷酸鈣的保護膜而起到緩蝕作用。 ⑷金屬離子 一些重金屬離子如銅、銀、鉛對碳鋼、鋁、鎂、鋅這幾種常用金屬起有害作用。在酸性溶液中Fe3+具有強烈的腐蝕性。 鋅離子在冷卻水中對碳鋼有緩蝕作用,因此鋅鹽被廣泛用作冷卻水緩蝕劑。 ⑸溶解的氣體 ①氧 水中的溶解氧,是引起金屬發生電化學腐蝕的一個主要因素。氧氣是一種去極化劑,引起腐蝕電池的陰極去極化,導致金屬腐蝕加劇。在一般情況下,水中氧含量愈多,金屬的腐蝕愈嚴重,而且腐蝕的主要形式是很深的潰瘍狀腐蝕。 但是,在某些特定條件下,如所用的水是電解質濃度非常小(導電率<0.1~0.2 μs/cm)的中性水中,溶解氧會在鋼材表面產生鈍化保護膜,從而減緩腐蝕速度。 ②二氧化碳 二氧化碳溶于水生成碳酸或碳酸氫鹽,使水的酸性增加,pH值下降。造成金屬表面膜的溶解、破壞和氫的析出。 ③氨 溶解氨會形成銅氨絡離子,促進銅的腐蝕。 ④硫化氫 溶解硫化氫氣體會促進碳鋼腐蝕。 ⑤二氧化硫 溶解二氧化硫會降低循環冷卻水的pH值,增加金屬的腐蝕性。 ⑥氯離子 溶解氯水解生成鹽酸和次氯酸;降低冷卻水的pH值,增加水的腐蝕性。同時,氯離子會促進碳鋼、不銹鋼、鋁等金屬或合金的腐蝕(孔蝕、縫隙腐蝕)。 ⑹含鹽量 ①雜質溶解鹽類增高會使水的導電性增大,易發生電化學作用,增大腐蝕電流,使腐蝕增加。 ②含鹽量增加影響Fe(OH)2的膠體狀沉淀物的穩定度,使保護膜質量變差,增大腐蝕。 ③含鹽量增加可使氧的溶解度下降,陰極過程減弱,腐蝕速度變小。 ④一般來說隨著鹽類濃度的增加,水的電導率增大,腐蝕速度上升,而在鹽溶液濃度大于0.5mol/L后,腐蝕開始減小。 ⑺懸浮固體 水中懸浮固體的增加會加大腐蝕速度。同時懸浮物的沉積還會引起沉積物下金屬的氧濃差電池腐蝕,使局部腐蝕加快。懸浮物的沉積會阻礙緩蝕劑到達金屬表面而影響緩蝕劑的緩蝕效果。 因此,循環冷卻水系統在運行中要求采取旁濾措施,使濁度控制在10mg/L以內,最好在5mg/L以內。 ⑻流速 流速的增加將使金屬壁和介質接觸面的層流層變薄而有利于溶解氧擴散到金屬表面。同時流速較大時,可沖去沉積在金屬表面的腐蝕、結垢等生成物,使溶解氧更易向金屬表面擴散,導致腐蝕加速,所以碳鋼的腐蝕速度是隨著流速的升高而加大的。隨著流速進一步升高,腐蝕速度會降低,這是因流速過大,向金屬表面提供的氧量已達到足以使金屬表面形成氧化膜,起到緩蝕的作用。如果水流速度繼續增加,則會破壞氧化膜,使腐蝕速度再次增大。 一般水流速度在0.6~1.0m/s時,腐蝕速度最小。流速過低會使傳熱效率低和出現沉積,故冷卻水流速管程水冷器一般在1.0m/s左右,殼程水冷器在0.5m/s以上為宜。 ⑼電偶 不同的金屬或元素具有不同的標準電極電位,具有不同電極電位的金屬相互接觸形成腐蝕電池。電偶腐蝕的結果使得電位較低的金屬如鐵遭受腐蝕。 ⑽溫度及熱負荷 一般地講,金屬的腐蝕速度隨溫度的增加而增加。在密閉式循環冷卻水中,金屬的腐蝕速度隨溫度的升高而直線上升。這是因為在密閉系統中,氧在有壓力的狀態下溶解在水中而不能逸出。溫度升高,氧擴散到金屬表面的通量增大。但在開放系統中,隨著溫度的上升而腐蝕率變大,到80℃時腐蝕率最大。以后即隨著溫度的升高而腐蝕率急劇下降,這是因為溫度升高所引起的反應速率的增大不如溶解氧濃度減少所引起的反應速率的下降大。 熱負荷對金屬的腐蝕速度起促進作用。熱負荷大會產生熱應力,保護膜易被破壞;同時熱負荷高也會使金屬表面生成蒸汽泡,對保護膜有機械損傷作用。熱負荷高使鐵電極電位降低,使腐蝕加速。故總的說,熱負荷高促使腐蝕加速。 ⑾微生物 冷卻水中的微生物,特別是一些能產生粘泥的微生物會在金屬表面沉積(不單是微生物本身,同時也黏附了水中的懸浮物),引起垢下腐蝕。同時一些微生物的新陳代謝過程也參與了電化學過程,促使腐蝕加速。 ⑿其他 循環水中往往含有泥土、砂粒、焊渣、麻絲、腐蝕產物等不溶性物質,這些物質有些是從空氣中進入的,有些是安裝時帶入的,也可能是在運行中生成的。這些不溶物一方面易在滯流區域沉積造成垢下腐蝕,另一方面隨水流沖擊管壁,對硬度較低的金屬或合金(例如銅管)產生磨損腐蝕。 在不同的循環冷卻水系統中金屬的腐蝕形態和腐蝕速度是不同的。為此需要了解冷卻水系統中影響腐蝕的各種因素,從而避開不利的因素,利用有利的因素,以減輕和防止冷卻水中金屬設備的腐蝕。 |

