工业腐蚀与防护--05循环水等工业水腐蚀

工业水腐蚀

工业水对金属设备的腐蚀是个普遍现象，不仅会造成资源、能源、材料的浪费，而且常常威胁着大型企业的正常安全生产，影响产品质量，甚至危及人身安全，所以工业水的腐蚀与防护问题引起普遍重视。

工业水按其用途可分为冷却水、锅炉用水及其他工业用水。工业水的水源不一，有地下水、地表水(河水、湖水)、海水等。因此，工业水的组成不仅随着水源不同而异，而且也随着水处理方法的不同而变化。

一、循环冷却水腐蚀

淡水和海水都可作为冷却水，冷却水系统普遍存在腐蚀、结垢和微生物滋长等一系列问题，并且三者互相影响，即腐蚀产物可加剧结垢，结垢又促成了垢下腐蚀，微生物又往往助长腐蚀与促进污垢的发展。因此，必须综合考虑上述因素。

循环冷却水中的腐蚀属于电化学腐蚀，以铁的溶解为例，阳极反应、阴极反应因介质条件不同而有不同:

在酸性水溶液中是氢离子的还原作用；

在通气的酸性溶液中是氧的还原作用；

在天然水中是水的还原作用；

在天然通气的水中是水中溶解氧的还原作用；

在酸性、湍流情况下是铁离子的还原作用；

在硫酸盐还原菌存在的条件下是硫酸根离子的还原作用。
阳极反应产物也可产生氢氧化亚铁副反应，其溶解度非常低，并以白色絮状物很快地沉积在金属表面，然后又很快地氧化为Fe(OH)3，这些产物的脱水作用导致形成红锈和含水氧化铁腐蚀产物。腐蚀产物在金属表面沉积并形成带有沉积盐类、泥沙、微生物黏泥等物的腐蚀产物薄层。假如腐蚀产物薄层是多孔性的，金属离子能穿过它到达溶液的界面，则继续发生腐蚀，如果生成致密的附着薄层，则能阻止离子扩散，抑制金属溶解。
金属在工业水中的耐蚀性很大程度上取决于金属保护膜的形成。一般说来，直接氧化形成的保护膜具有较好的保护性，而腐蚀形成的二次产物则没有足够的保护性。另外，可以人为地加入某些缓蚀剂以在金属表面上形成防护膜。


循环冷却水的腐蚀性与水中含有的腐蚀性因素有关。如下：


1、 pH值。如果形成可溶于酸的金属氧化物，则当pH值降低时，腐蚀增加。对于两性的金属氧化物，在pH值为中等时，有利于保护，过低和过高的pH值会加速腐蚀。贵金属的氧化物在任何pH值都不溶解，呈惰性。


2、 水中的盐类。氯化物的存在能破坏金属氧化膜，促进腐蚀。钙、镁、铝的某些盐类沉淀后能生成保护性沉积层。


3、水中溶解气体。水中溶氧起阴极去极化作用，促进腐蚀;二氧化碳溶于水中生成碳酸而促进腐蚀;由污染水引人的氨对铜为基体的材料引起选择性腐蚀。H2S如果进入水冷却系统中，一方面引起pH值下降加速腐蚀，另一方面，所形成的腐蚀产物硫化铁的电位较高，对铁而言是阴极，所以又导致电偶腐蚀而使腐蚀加快。氯气一般是为了抑制微生物而加人冷却水系统的，但由于能生成次氯酸和盐酸，使pH值下降，促使腐蚀增加，并能阻滞某些缓蚀剂形成保护膜。


4、悬浮物。悬浮物来自于从空气中带来的污染物或冷却水系统的补充水中带来的泥沙、灰尘和其他微粒。在这些物质的沉积部位可以形成差异充气电池而加速腐蚀。


5、微生物。微生物的作用是堵塞水流通道，增加水流阻力，降低热交换效率，引起腐蚀穿孔。在水冷却系统中常见的嗜氧菌有硫氧化菌、铁细菌、真菌、硝化细菌等。厌氧菌有中温型和高温型硫酸还原菌。

循环冷却水腐蚀特征总是和冷却系统中所使用的水介质特点及材料的特性相联系的。

例如铜管冷凝器存在如下腐蚀形态。

1、均匀腐蚀。在含有侵蚀性二氧化碳或有酸性侵蚀性介质中存在均匀腐蚀，表现为表面裸露出基体金属，绿色腐蚀产物附着很少，表面无光泽，略有凹凸不平。

2、脱锌腐蚀。在循环水中使用黄铜时存在脱锌腐蚀，脱锌腐蚀发生的条件为:

微酸性或微碱性并含有少量溶解氧的水；

水流速较低；

管子温度较高;

内表面有渗透性的沉积物。

含锌15%以上的黄铜管容易发生脱锌，当铜合金中有铁、锰时会加速脱锌，而砷、锑、磷能起抑制脱锌。现在常用的含砷黄铜一般含砷量在0.02%~0.03%以上，含砷黄铜在冷却水中不会发生脱锌现象;如果铜管中含有镁，则能抵消砷的作用。在水质污染严重的情况下，铜管中即使含有0.03%以上的砷，还是会发生脱锌的;加砷黄铜在温度超过60~70°C时，砷抑制脱锌的效果就会下降;氯离子质量浓度在10mg/L以下，容易发生脱锌腐蚀;中性水中锌溶出最少，而在微酸性或微碱性水中较易脱锌。

3、冲刷腐蚀。通常在冷凝器铜管表面上有一层保护膜，使金属和水不直接接触。若由于水在管内流动时剧烈搅动，或者混人气泡加剧了水的冲击，致使铜管表面局部地区保护膜破坏，并在该处产生马蹄形的蚀坑。蚀坑具有方向性，和水流方向一致，这就是冲蚀的特征。冲蚀通常发生在靠近冷却水入口端。冲刷腐蚀与管内水流速率有关，几种铜合金发生冲刷腐蚀的临界速度，大于临界速度，则易发生冲刷腐蚀。

4、砂蚀。也称泥浆冲蚀，由于冷却水中含有悬浮砂粒冲刷管壁引起的铜管腐蚀，其腐蚀特征是在铜管内表面有数量不多的点状小凹坑，有时凹坑排列成条状，凹坑上一般无腐蚀产物，有时凹坑处还露出金属光泽。水中含砂量小于30mg/L时，就不会引起砂蚀。
5、沉积物下腐蚀。有两种情况，一是由于流动性不好的物质沉积，而使沉积物下成为隔离区，沉积物的边缘水流通过的地区形成类似缝隙的情况，成为遭受腐蚀的阳极区，在边缘处形成腐蚀槽沟，而沉积物附近的金属表面为阴极区;二是当沉积物是腐蚀产物而且疏松多孔时，在沉积物下的金属表面出现许多点蚀坑。
6、氨腐蚀。在锅炉给水中通常加入NH3和联氨来控制pH值以及氧，防止水、汽系统的腐蚀。在凝汽器的空冷区，由于NH3和非凝结性气体的聚积，氨的浓度很高，可达10  4mg/L，使凝结水的pH值达9~9.4，加上有氧气和水分的存在，该处就易发生腐蚀。为防止氨腐蚀，在铝黄铜管上电镀一层厚度为30um的镍，效果较好。最近由于发电机组采用钢管给水加热器，提高了给水的pH值(pH>9)，凝汽器空冷区处凝结水的pH值达10~10.4，使镀镍的铝黄铜管也产生局部点腐蚀。为解决这一问题，可采用衬18-8不锈钢的铝黄铜管或钛管。
7、污染海水中的腐蚀。沿海地区常用地下水为冷却水补水，而随着工业的发展，所排放的大量污水使沿地下水污染日趋严重。受到污染循环水腐蚀的管子覆盖着一层硫化物含量很高的黏糊状沉淀物，在其下发生点蚀。由于污染水中存在有机物，当有机物含量很大时，就造成了缺氧的环境。循环水中的硫酸根与有机物在硫酸盐还原菌(厌氧细菌)新陈代谢作用下产生了H2S，pH值下降可达3.2，使金属管道腐蚀严重。

工业腐蚀与防护汇总贴
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