循环冷却水系统中金属的腐蚀
腐蚀的原因:
电化学腐蚀:循环冷却水系统中,金属与水接触形成电极电位差,导致阳极金属溶解,阴极发生还原反应,加速金属腐蚀,如碳钢在水中,铁作为阳极失去电子变成亚铁离子进入水中3 。
微生物腐蚀:微生物在金属表面形成生物膜,改变局部环境的酸碱度、溶解氧等,促进腐蚀。例如,硫酸盐还原菌会产生硫化氢,加速金属腐蚀。
水质因素:水中的溶解氧、酸碱度、硬度、阴离子等都会影响金属腐蚀。如水中的氯离子会破坏金属表面的钝化膜,使金属暴露在腐蚀环境中;低 pH 值的酸性水会加速金属的腐蚀,而高 pH 值的碱性水则可能导致金属表面形成水垢,引发垢下腐蚀134.
水流速度:水流速度过快会对金属表面产生冲刷作用,破坏金属表面的保护膜,加速腐蚀;而水流速度过慢则可能导致水中的溶解氧等物质在金属表面积聚,促进腐蚀反应的进行。
腐蚀的形态3 :
均匀腐蚀:腐蚀过程在金属的全部暴露表面上均匀地进行,金属逐渐变薄。如碳钢在低 pH 值的酸性溶液中易发生均匀腐蚀。
电偶腐蚀:两种不同的金属浸在导电性的水溶液中互相接触或用导线连接时,会形成腐蚀电池,电位较负的金属加速腐蚀,如换热器中黄铜换热管和碳钢管板之间易发生电偶腐蚀。
缝隙腐蚀:浸泡在腐蚀性介质中的金属表面,在缝隙或隐蔽区域内,因溶液对流不畅、氧含量低等原因发生强烈的局部腐蚀,如法兰连接处、螺栓与螺母之间等部位。
孔蚀:又称点蚀或坑蚀,是在金属表面上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态,是冷却水系统中常见且破坏性大的腐蚀形态之一,蚀孔中金属的阳极溶解是自催化过程。
选择性腐蚀:从一种固体金属中有选择性地除去其中一种元素的腐蚀,如电厂凝汽器中黄铜管的脱锌现象。
磨损腐蚀:由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动引起的金属加速破坏和腐蚀,腐蚀部位呈槽、沟、波纹和山谷形等,与表面膜、流速、湍流、冲击、金属或合金的性质等因素有关。
应力腐蚀破裂:由拉应力和特定腐蚀介质的共同作用而引起金属或合金的破裂,大部分表面未遭破坏,只有一部分细裂纹穿透金属或合金内部,后果严重。
循环冷却水系统中金属腐蚀的控制
合理选材:根据循环冷却水的水质、温度、流速等条件,选择耐腐蚀的金属材料或合金。如对于含氯离子较高的冷却水,可选用不锈钢或耐蚀合金;对于一般水质条件,碳钢经过适当的防腐处理也可使用。
控制水质:
调节 pH 值:通过加酸或碱调节循环冷却水的 pH 值,使其保持在合适的范围,一般控制在 7.0-9.5 之间,以降低金属的腐蚀速度4.
去除溶解氧:采用除氧剂如亚硫酸钠、联氨等去除水中的溶解氧,减少氧对金属的腐蚀作用。
控制硬度和碱度:防止水中钙、镁离子过高形成水垢,可采用软化水设备或添加阻垢剂等方法控制水的硬度和碱度。
去除杂质:通过过滤、沉淀等方法去除水中的悬浮颗粒、有机物等杂质,减少其对金属表面的污染和腐蚀促进作用。
添加缓蚀剂:向循环冷却水中添加缓蚀剂是一种常用的腐蚀控制方法。缓蚀剂可在金属表面形成一层保护膜,阻止金属与腐蚀介质接触,从而减缓腐蚀速度。常见的缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、钼酸盐等无机盐类缓蚀剂,以及有机膦酸类、唑类等有机缓蚀剂14.
采用涂层保护:在金属表面涂覆防腐涂层,如油漆、环氧树脂、聚氨酯等,可将金属与腐蚀介质隔离,起到防护作用。同时,还可采用热镀锌、镀铝等金属涂层方法提高金属的耐腐蚀性。
阴极保护:通过外加电流或牺牲阳极的方法,使金属表面成为阴极,从而抑制金属的阳极溶解反应,达到防腐目的。外加电流阴极保护是通过外部电源向被保护金属施加阴极电流;牺牲阳极阴极保护则是利用比被保护金属更活泼的金属作为牺牲阳极,与被保护金属连接,在腐蚀介质中优先腐蚀牺牲阳极,从而保护被保护金属。
加强监测与维护:定期对循环冷却水系统的水质、金属腐蚀状况等进行监测,及时发现问题并采取相应的措施。同时,加强设备的日常维护,如及时清理换热器表面的污垢、检查管道的腐蚀泄漏情况等,以延长设备的使用寿命。