循环冷却水系统中影响腐蚀速率的11大因素

2020-01-20 14:20

      一般对腐蚀的定义是材料(通常是金属)和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起材料的破坏及其性质的恶化变质。根据反应机理可分为化学腐蚀电化学腐蚀,根据形式可分为均匀腐蚀局部腐蚀

也可以说,腐蚀即金属和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起金属的破坏现象。

阳极反应是铁的溶解过程:2Fe→2Fe2++4e

阴极是氧的还原反应:O2+2H2O+4e→4OH-

在冷却水系统中,主要是吸氧腐蚀引起金属的破坏。阳极反应在敞开式循环冷却水系统中引起的危害,除了使系统的输水管线、水冷设备的寿命减少及损害等直接的损失之外,还有由于腐蚀造成泄漏而引起工艺介质的污染或造成计划外的停车事故。

另外由于腐蚀产生的锈瘤,也会引起水冷器传热效率下降或管线阻碍。一般在冷却水系统中,如不使用化学处理方法,碳钢的腐蚀速率平均在70~150mg/dm2•d范围之内,但发生点蚀的部位腐蚀速率可达到平均腐蚀速率的2~10倍。

影响腐蚀速率的因素主要有:

1 溶解氧的浓度

随浓度增大,腐蚀速率增加;但当达到一定极限时,高氧会使氧化物成为钝化膜,降低腐蚀速率。

2 pH

pH在4~10时,腐蚀由扩散过程控制腐蚀速率与pH关系不大,当pH小于4时,氧化膜被溶解,金属表面与酸性溶液接触,产生两个去极化作用:

氧的去极化:O2+4H++4e→2H2O

氢的去极化:2H++2e→H2

故电化学腐蚀加强,腐蚀速率加快。

pH在10~13时,碳钢表面pH值升高,氧的钝化临界浓度降低到6ppm,生成r-Fe2O3而钝化腐蚀速率下降。

pH>13时,钝化膜被溶解,生成可溶性络合物铁酸钠(NaFeO2)和亚铁酸钠(Na2FeO2),腐蚀速率又上升。

3 温度及热负荷

通常随着温度升高,腐蚀速率增加。温度升高增加了反应速度和扩散速度,在氧浓度一定时,温度每升高30℃,腐蚀速率就增大一倍。对敞开式循环水而言,温度在80℃以内,温度升高加快腐蚀,80℃以上腐蚀速率才开始下降。

4 流速

不加缓蚀剂水流速度对腐蚀速率影响较大,水的流动状态强烈的影响着氧的扩散速度。

水的流速大,使氧的极限扩散电流密度增大,腐蚀速率增大,在层流区内腐蚀速率随流速增加而缓慢上升。当流速达到V时,从层流转为湍流,开始时腐蚀速率会剧增。

对加有缓蚀剂的系统,流速有着不同的作用,水的流速在一定范围内(如在1米/秒左右)会对缓蚀有利,流速增加,缓蚀剂容易到达金属表面,可冲走污泥防止局部垢下腐蚀,水的流速应尽可能大一些,壳程水冷器在0.5米/秒以上为好,管程在1米/秒左右。

5 含盐量

随着盐类浓度增加,水的电导率增大,腐蚀速率上升。

6 阴离子

水中阴离子的存在,会加速腐蚀速率,氯离子的存在会对不锈钢引起点蚀或应力腐蚀甚至破裂。在增加金属溶解速度方面,不同离子有着不同的影响,其顺序为:NO3-<Cl-<SO42-<ClO4-

7 悬浮物

水中悬浮固体的增加会加大腐蚀速率。悬浮物的沉淀还会引起沉积物下的氧浓差电池腐蚀,使局部腐蚀加快,悬浮物沉积还会阻碍缓蚀剂到达金属表面,从而影响缓蚀剂的缓蚀效果。浊度应控制在10ppm以内。

8 微生物

冷却水中的微生物,特别是一些能产生粘泥的微生物在金属表面沉积,引起垢下腐蚀。同时一些微生物的新陈代谢过程也参与了电化学过程,促使腐蚀加速。

9 腐蚀性溶解气体

硫化氢等气体的溶解会促进碳钢腐蚀,的溶解会形成铜氨络合离子,促进铜的腐蚀,二氧化碳的溶解,会增加阴极氢去极化作用,加速腐蚀过程。

10 金属材料

金属材料的不均匀性会使金属的各表面部分的电极电位值不同而产生电位差引起腐蚀,金属材料的组分不同也影响到其耐蚀性。

11金属表面状态

金属表面粗糙度也会影响到金属的腐蚀速率,不光滑的表面比磨光的金属表面更容易腐蚀。


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