循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中影響腐蝕速度的因素
2021-02-09 13:46:39
作者：本網(wǎng)整理 來源：煤化工聯(lián)盟
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一般的說法腐蝕的定義是材料（通常是金屬）和它所存在的環(huán)境之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起材料的破壞及其性質(zhì)的惡化變質(zhì)叫腐蝕。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，根據(jù)形式可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。
所謂腐蝕，即金屬和它所存在的環(huán)境之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起金屬的破壞現(xiàn)象。
陽極反應(yīng)是鐵的溶解過程：2Fe→2Fe2++4e
陰極是氧的還原反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-
在冷卻水系統(tǒng)中，主要是吸氧腐蝕引起金屬的破壞。陽極反應(yīng)在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中引起的危害，除了使系統(tǒng)的輸水管線、水冷設(shè)備的壽命減少及損害等直接的損失之外，還有由于腐蝕造成泄漏而引起工藝介質(zhì)的污染或造成計劃外的停車事故。
另外由于腐蝕產(chǎn)生的銹瘤，也會引起水冷器傳熱效率下降或管線阻礙。一般在冷卻水系統(tǒng)中，如不使用化學(xué)處理方法，碳鋼的腐蝕速率平均在70～150mg/dm2?d范圍之內(nèi)，但發(fā)生點蝕的部位腐蝕速度可達(dá)到平均腐蝕率的2～10倍。
影響腐蝕速度的因素有：
（1）溶解氧的濃度
隨濃度增大，腐蝕率增加；但當(dāng)達(dá)到一定極限時，高氧會使氧化物成為鈍化膜，降低腐蝕速度。
（2）pH值
pH在4～10時，腐蝕由擴(kuò)散過程控制腐蝕速度與pH關(guān)系不大，當(dāng)pH小于4時，氧化膜被溶解，金屬表面與酸性溶液接觸，產(chǎn)生兩個去極化作用。
氧的去極化 O2+4H++4e→2H2O
氫的去極化 2H++2e→H2
故電化學(xué)腐蝕加強(qiáng)，腐蝕速度加快。pH在10～13時，碳鋼表面pH值升高，氧的鈍化臨界濃度降低到6ppm，生成r-Fe2O3而鈍化腐蝕速度下降。pH＞13時，鈍化膜被溶解，生成可溶性絡(luò)合物鐵酸鈉（NaFeO2）和亞鐵酸鈉（Na2FeO2）腐蝕速度又上升。
（3）溫度及熱負(fù)荷
通常隨著溫度升高，腐蝕速度增加。溫度升高增加了反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度，在氧濃度一定時，溫度每升高30℃腐蝕速度就增大一倍。對敞開式循環(huán)水而言溫度在80℃以內(nèi)，溫度升高加快腐蝕，80℃以上腐蝕速度才開始下降。
（4）流速
不加緩蝕劑水流速度對腐蝕速度影響較大，水的流動狀態(tài)強(qiáng)烈的影響著氧的擴(kuò)散速度。
水的流速大，使氧的極限擴(kuò)散電流密度增大，腐蝕速度增大，在層流區(qū)內(nèi)腐蝕速度隨流速增加而緩慢上升。當(dāng)流速達(dá)到V臨時，從層流轉(zhuǎn)為湍流，開始時，腐蝕速度會劇增。
對加有緩蝕劑的系統(tǒng)，流速有著不同的作用，水的流速在一定范圍內(nèi)（如在1米/秒左右）會對緩蝕有利，流速增加，緩蝕劑容易到達(dá)金屬表面，可沖走污泥防止局部垢下腐蝕，水的流速應(yīng)盡可能大一些，殼程水冷器在0.5米/秒以上為好，管程在1米/秒左右。
（5）含鹽量
隨著鹽類濃度增加，水的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度上升。
（6）陰離子
水中陰離子的存在，會加速腐蝕速度，氯離子的存在會對不銹鋼引起點蝕或應(yīng)力腐蝕的破裂。在增加金屬溶解速度方面，不同離子有著不同的影響，其順序為NO3-<Cl-<SO42-<ClO4-
（7）懸浮物
水中懸浮固體的增加會加大腐蝕速度。懸浮物的沉淀還會引起沉積物下的氧濃差電池腐蝕，使局部腐蝕加快，懸浮物沉積還會阻礙緩蝕劑到達(dá)金屬表面，從而影響緩蝕劑的緩蝕效果。濁度應(yīng)控制在10PPm以內(nèi)。
（8）微生物
冷卻水中的微生物，特別是一些能產(chǎn)生粘泥的微生物在金屬表面沉積，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(xué)過程，促使腐蝕加速。
（9）腐蝕性溶解氣體
硫化氫等氣體的溶解會促進(jìn)碳鋼腐蝕，氨的溶解會形成銅氨絡(luò)合離子，促進(jìn)銅的腐蝕，二氧化碳的溶解，會增加陰極氫去極化作用，加速腐蝕過程。
（10）金屬材料
金屬材料的不均勻性會使金屬的各表面部分的電極電位值不同而產(chǎn)生電位差引起腐蝕，金屬材料的組分不同也影響到其耐蝕性。
（11）金屬表面狀態(tài)
金屬表面光潔度也影響到金屬腐蝕速度，不光滑的表面比磨光的金屬表面容易腐蝕。
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標(biāo)簽： 循環(huán)冷卻水系統(tǒng), 腐蝕, O2
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