目前,
冷卻水循環(huán)裝置已廣泛應用于各行各業(yè),循環(huán)冷卻水消耗量占企業(yè)總用水量的50~90%。它不僅可以提高水的回用率,節(jié)約水資源,而且可以大大改善循環(huán)冷卻水的整體狀況。但是腐蝕產(chǎn)生的銹斑也會降低水冷卻器的傳熱效率或阻礙管道。一般情況下,在冷卻水系統(tǒng)中,如果不進行化學處理,碳鋼的平均腐蝕速率在70~150mg/DM2•D范圍內(nèi),但點蝕零件的腐蝕速率可達到平均腐蝕速率的2~10倍。那么,影響腐蝕速率的因素主要有:
1、溶解氧的濃度
隨濃度增大,腐蝕速率增加;但當達到一定極*,高氧會使氧化物成為鈍化膜,降低腐蝕速率。
2、pH值
pH在4~10時,腐蝕由擴散過程控制腐蝕速率與pH關系不大,當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
故電化學腐蝕加強,腐蝕速率加快。
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而鈍化腐蝕速率下降。
pH>13時,鈍化膜被溶解,生成可溶性絡合物鐵酸鈉(NaFeO2)和亞鐵酸鈉(Na2FeO2),腐蝕速率又上升。
3、溫度及熱負荷
通常隨著溫度升高,腐蝕速率增加。溫度升高增加了反應速度和擴散速度,在氧濃度一定時,溫度每升高30℃,腐蝕速率就增大一倍。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℃以上腐蝕速率才開始下降。
4、流速
不加緩蝕劑水流速度對腐蝕速率影響較大,水的流動狀態(tài)強烈的影響著氧的擴散速度。
水的流速大,使氧的極限擴散電流密度增大,腐蝕速率增大,在層流區(qū)內(nèi)腐蝕速率隨流速增加而緩慢上升。當流速達到V臨時,從層流轉(zhuǎn)為湍流,開始時腐蝕速率會劇增。
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,緩蝕劑容易到達金屬表面,可沖走污泥防止局部垢下腐蝕,水的流速應盡可能大一些,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,水的電導率增大,腐蝕速率上升。
6、陰離子
水中陰離子的存在,會加速腐蝕速率,氯離子的存在會對不銹鋼引起點蝕或應力腐蝕甚至破裂。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率。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金屬表面,從而影響緩蝕劑的緩蝕效果。濁度應控制在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碳鋼腐蝕,氨的溶解會形成銅氨絡合離子,促進銅的腐蝕,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)
金屬表面粗糙度也會影響到金屬的腐蝕速率,不光滑的表面比磨光的金屬表面更容易腐蝕。