循環(huán)水處理-腐蝕控制

1、2004-02-021循環(huán)水處理腐蝕控制循環(huán)水處理腐蝕控制2004-02-022敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問題 三大問題：三大問題：腐蝕腐蝕沉積沉積生物附著生物附著腐蝕產(chǎn)物腐蝕產(chǎn)物沉積物下腐蝕沉積物下腐蝕滋生地點滋生地點塵粒附著塵粒附著代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物滋生地點滋生地點2004-02-023冷卻水中金屬腐蝕的機理冷卻水中金屬腐蝕的機理 金屬的腐蝕是一個電化學過程金屬的腐蝕是一個電化學過程 由于種種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當它與冷由于種種原因，碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當它與冷卻水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其卻水接觸時，會形成許多微小的腐

2、蝕電池（微電池）。其中活潑的部位成為陽極，腐蝕學上把它稱為陽極區(qū)；而不中活潑的部位成為陽極，腐蝕學上把它稱為陽極區(qū)；而不活潑的部位則成為陰極，腐蝕學上把它稱為陰極區(qū)。活潑的部位則成為陰極，腐蝕學上把它稱為陰極區(qū)。 陽極反應：陽極反應：Fe Fe2+ + 2e 陰極反應：陰極反應：1/2O2 + H2O + 2e 2OH- 沉淀反應：沉淀反應：Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 總反應總反應 ：Fe + 1/2O2 + H2O Fe(OH)22004-02-024典型的腐蝕電池典型的腐蝕電池（四大因素）（四大因素）Fe+2O2O2O2-OH-電流電流陰極陰極陽極陽極Fe(OH)3Fe(OH)

3、2電解液電解液2004-02-025冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)一、均勻腐蝕一、均勻腐蝕 又稱全面腐蝕或普遍腐蝕。又稱全面腐蝕或普遍腐蝕。 腐蝕過程在金屬的全部暴露表面上均勻地進行。腐蝕過程在金屬的全部暴露表面上均勻地進行。 主要發(fā)生在低主要發(fā)生在低pH值的酸性溶液中值的酸性溶液中 1、冷卻水系統(tǒng)酸洗時、冷卻水系統(tǒng)酸洗時 2、加酸調(diào)節(jié)、加酸調(diào)節(jié)pH的冷卻水系統(tǒng)，加酸過多的冷卻水系統(tǒng)，加酸過多 在腐蝕過程中，金屬逐漸變薄，最后被破壞。在腐蝕過程中，金屬逐漸變薄，最后被破壞。2004-02-026冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)二、電偶腐蝕二、電偶腐蝕 又稱雙金屬腐蝕或

4、接觸腐蝕。又稱雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。 當兩種不同的金屬浸在導電性的水溶液中時，兩當兩種不同的金屬浸在導電性的水溶液中時，兩種金屬之間通常存在電位差。如果這些金屬互相種金屬之間通常存在電位差。如果這些金屬互相接觸，則該電位差就會驅(qū)使電子在它們之間流動，接觸，則該電位差就會驅(qū)使電子在它們之間流動，從而形成一個腐蝕電池。從而形成一個腐蝕電池。 電位較低的金屬在接觸后腐蝕速度會增加，電位電位較低的金屬在接觸后腐蝕速度會增加，電位較高的金屬在接觸后腐蝕速度將下降。較高的金屬在接觸后腐蝕速度將下降。2004-02-027電耦序Magnesium 鎂鎂Zinc 鋅鋅Aluminum 鋁鋁Mild Steel

5、 低碳鋼低碳鋼Cast Iron 鑄鐵鑄鐵Stainless Steel (活性的活性的)Brass 黃銅黃銅Copper 銅銅Bronze 青銅青銅Copper Nickel Alloys 鎳銅鎳銅Titanium 鈦鈦Stainless Steel 不銹鋼不銹鋼Graphite 石墨石墨作為作為陰極陰極更容易更容易被保護被保護作為作為陽極陽極更容易更容易被腐蝕被腐蝕2004-02-028電偶腐蝕電偶腐蝕黃銅螺釘黃銅螺釘鋁鋁電解液電解液腐蝕區(qū)域腐蝕區(qū)域2004-02-029冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)三、縫隙腐蝕三、縫隙腐蝕 為強烈的局部腐蝕，有時又稱垢下腐蝕。為強烈的局部腐

6、蝕，有時又稱垢下腐蝕。 與孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、金屬與孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、金屬的腐蝕產(chǎn)物以及螺帽、鉚釘帽下縫隙內(nèi)積存的少的腐蝕產(chǎn)物以及螺帽、鉚釘帽下縫隙內(nèi)積存的少量靜止溶液有關。量靜止溶液有關。 陽極過程：陽極過程：M M2+ + 2e 陰極過程：陰極過程：1/2O2 + H2O + 2e 2OH- MCl2 + 2H2O M(OH)2 + 2H+ + 2Cl-2004-02-0210縫隙腐蝕的初始階段縫隙腐蝕的初始階段Na+OH-O2M+Cl-M+M+M+M+O2O2O2O2OH-OH-OH-Cl-Cl-Na+Na+Na+O2e-e-e-e-e-2004-02-

7、0211 縫隙腐蝕縫隙腐蝕 后期階段后期階段Na+M+OH-Cl-O2e-OH-OH-OH-OH-O2O2O2O2O2O2e-e-M+M+M+M+M+M+M+H+Na+M+M+M+M+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-H+H+H+H+2004-02-0212冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)四、孔蝕四、孔蝕 又稱點蝕或坑蝕，是在金屬表面上產(chǎn)生小孔的一又稱點蝕或坑蝕，是在金屬表面上產(chǎn)生小孔的一種極為局部的腐蝕形態(tài)。種極為局部的腐蝕形態(tài)。 是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一。是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一。 是劇烈的局部腐蝕，孔蝕嚴重的設備會在突

8、然之是劇烈的局部腐蝕，孔蝕嚴重的設備會在突然之間發(fā)生穿孔。間發(fā)生穿孔。 檢查和發(fā)現(xiàn)很困難，通常蝕孔小而且被腐蝕產(chǎn)物檢查和發(fā)現(xiàn)很困難，通常蝕孔小而且被腐蝕產(chǎn)物或沉積物復蓋或沉積物復蓋2004-02-0213 孔蝕孔蝕水水鐵鐵小銹瘤小銹瘤保護膜保護膜小陽極區(qū)形成蝕孔小陽極區(qū)形成蝕孔2004-02-0214孔蝕示意圖H+Cl-OH-Na+OH-OH-OH-OH-Cl-Cl-Cl-H+H+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-H+H+H+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Cl-Cl-Cl-O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2e-e-e-e-e-e-e

9、-e-e-e-M+Cl-M+M+M+M+M+M+M+M+M+2004-02-0215冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)五、選擇性腐蝕五、選擇性腐蝕 是從一種固體金屬中有選擇性地除去其中一種元是從一種固體金屬中有選擇性地除去其中一種元素的腐蝕。素的腐蝕。 冷卻水系統(tǒng)中最常見的選擇性腐蝕是黃銅管的脫冷卻水系統(tǒng)中最常見的選擇性腐蝕是黃銅管的脫鋅（黃銅從黃色變?yōu)榧t色或銅的顏色）。鋅（黃銅從黃色變?yōu)榧t色或銅的顏色）。 1、均勻型或?qū)有兔撲\：多發(fā)生于高鋅黃銅和酸、均勻型或?qū)有兔撲\：多發(fā)生于高鋅黃銅和酸性介質(zhì)中。性介質(zhì)中。 2、局部型或塞型脫鋅：多發(fā)生于低鋅黃銅和中、局部型或塞型脫鋅：多發(fā)生于低鋅

10、黃銅和中性、堿性或微酸性介質(zhì)中。性、堿性或微酸性介質(zhì)中。2004-02-0216冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)六、磨損腐蝕六、磨損腐蝕 又稱沖擊腐蝕、沖刷腐蝕或磨蝕又稱沖擊腐蝕、沖刷腐蝕或磨蝕 是由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動引起是由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動引起的金屬加速破壞和腐蝕。的金屬加速破壞和腐蝕。2004-02-0217冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)七、應力腐蝕破裂七、應力腐蝕破裂 是指拉應力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起金是指拉應力和特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起金屬或合金的破裂。屬或合金的破裂。 特點：大部分表面實際上未遭破壞，只有一部分特

11、點：大部分表面實際上未遭破壞，只有一部分細裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。細裂紋穿透金屬或合金內(nèi)部。 能在常用的設計應力范圍之內(nèi)發(fā)生，后果嚴重。能在常用的設計應力范圍之內(nèi)發(fā)生，后果嚴重。 重要變量：溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、重要變量：溫度、溶液成分、金屬或合金的成分、應力和金屬結構。應力和金屬結構。2004-02-0218晶間破裂晶間破裂晶核中心，陰極區(qū)晶核中心，陰極區(qū)裂紋區(qū)域，陽極區(qū)裂紋區(qū)域，陽極區(qū)混入的雜質(zhì)，陰極區(qū)混入的雜質(zhì)，陰極區(qū)2004-02-0219應力腐蝕破裂應力腐蝕破裂2004-02-0220冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)冷卻水中金屬腐蝕的形態(tài)八、微生物腐蝕八、微生物腐蝕 直接引起金屬腐

12、蝕的細菌直接引起金屬腐蝕的細菌 1、鐵沉積細菌（鐵細菌）、鐵沉積細菌（鐵細菌） 2、產(chǎn)硫化物細菌（硫酸鹽還原菌）、產(chǎn)硫化物細菌（硫酸鹽還原菌） 3、產(chǎn)酸細菌（硝化細菌、硫桿菌）、產(chǎn)酸細菌（硝化細菌、硫桿菌） 導致沉積物下腐蝕導致沉積物下腐蝕2004-02-0221冷卻水中金屬腐蝕的影響因素冷卻水中金屬腐蝕的影響因素 化學因素化學因素 物理因素物理因素 微生物因素微生物因素2004-02-0222冷卻水中金屬腐蝕的影響因素冷卻水中金屬腐蝕的影響因素1、pH2、陰離子、陰離子3、絡合劑、絡合劑4、硬度、硬度5、金屬離子、金屬離子6、溶解氣體、溶解氣體2004-02-0223冷卻水中金屬腐蝕的影響因

13、素冷卻水中金屬腐蝕的影響因素7、溶液濃度、溶液濃度8、懸浮固體、懸浮固體9、流速、流速10、電偶、電偶11、溫度、溫度2004-02-0224pH值對腐蝕速率的影響值對腐蝕速率的影響0246810腐蝕速率腐蝕速率pH2004-02-0225電導率對腐蝕速率的影響電導率對腐蝕速率的影響腐蝕速率腐蝕速率溶解固體含量溶解固體含量2004-02-0226溶解氧和溫度對腐蝕速率的影響溶解氧和溫度對腐蝕速率的影響腐蝕速率腐蝕速率溶解含量溶解含量48oF90oF120oF2004-02-0227流速對腐蝕速率的影響腐蝕速率腐蝕速率水流速水流速溶解氧溶解氧分界點分界點機械磨蝕機械磨蝕2004-02-0228常

14、規(guī)腐蝕常規(guī)腐蝕磨損腐蝕磨損腐蝕流速對腐蝕速率的影響流速對腐蝕速率的影響流速流速空泡腐蝕空泡腐蝕腐蝕速率腐蝕速率2004-02-0229冷卻水中金屬腐蝕的控制方法冷卻水中金屬腐蝕的控制方法 添加緩蝕劑添加緩蝕劑 提高冷卻水的提高冷卻水的pH值（堿性處理法）值（堿性處理法） 選用耐蝕材料的換熱器選用耐蝕材料的換熱器 用防腐涂料涂覆用防腐涂料涂覆 陰極保護（犧牲陽極法）陰極保護（犧牲陽極法）2004-02-0230緩蝕劑的分類緩蝕劑的分類 根據(jù)所抑制的電極過程根據(jù)所抑制的電極過程 1、陽極型緩蝕劑、陽極型緩蝕劑 2、陰極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑 3、混合型緩蝕劑、混合型緩蝕劑 根據(jù)生成保護膜的類型根據(jù)

15、生成保護膜的類型 1、氧化膜型緩蝕劑、氧化膜型緩蝕劑 2、沉淀膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑 3、吸附模型緩蝕劑、吸附模型緩蝕劑2004-02-0231 吸附膜吸附膜Cu+ 銅金屬銅金屬+CuTTATTATTATTATTATTATTATTATTA TTA TTA TTATTA TTA TTATTATTA2004-02-0232常用的冷卻水緩蝕劑常用的冷卻水緩蝕劑1、鉻酸鹽、鉻酸鹽2、亞硝酸鹽、亞硝酸鹽3、硅酸鹽、硅酸鹽4、鉬酸鹽、鉬酸鹽5、鋅鹽、鋅鹽6、磷酸鹽、磷酸鹽2004-02-0233常用的冷卻水緩蝕劑常用的冷卻水緩蝕劑7、聚磷酸鹽、聚磷酸鹽8、有機多元膦酸、有機多元膦酸9、銅緩蝕抑制劑、銅

16、緩蝕抑制劑 MBT（巰基苯并噻唑）（巰基苯并噻唑） BTA（苯并三唑）（苯并三唑） TTA（甲基苯并三唑）（甲基苯并三唑） HRA（鹵素穩(wěn)定噻唑）（鹵素穩(wěn)定噻唑）2004-02-0234鉻酸鹽鉻酸鹽 最有效的氧化性陽極型緩蝕劑最有效的氧化性陽極型緩蝕劑 能使碳鋼表面生成一層連續(xù)致密的鈍化膜能使碳鋼表面生成一層連續(xù)致密的鈍化膜 成膜迅速成膜迅速 適用的適用的pH值范圍很寬（值范圍很寬（pH=6-11） 投加量大（投加量大（200-250ppm） 容易被還原而失效容易被還原而失效 毒性大，排放有嚴格要求毒性大，排放有嚴格要求 已經(jīng)被逐漸淘汰已經(jīng)被逐漸淘汰2004-02-0235亞硝酸鹽亞硝酸鹽 氧

17、化性陽極型緩蝕劑氧化性陽極型緩蝕劑 使用濃度高（使用濃度高（300-500ppm） 容易促進冷卻水中微生物生長容易促進冷卻水中微生物生長 可能被還原成氨可能被還原成氨 有毒有毒 廣泛用作酸洗后的鈍化劑廣泛用作酸洗后的鈍化劑 用于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)2004-02-0236硅酸鹽硅酸鹽 吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑 最佳的最佳的pH范圍是范圍是8.0-9.5 鎂硬過高不宜使用鎂硬過高不宜使用 保護膜是多孔性，必須有氧保護膜是多孔性，必須有氧 成膜緩慢（成膜緩慢（3-4周）周） 緩蝕效果不理想緩蝕效果不理想 無毒無毒2004-02-0237鉬酸鹽鉬酸鹽 弱氧化性陽極型緩蝕劑

18、，需要合適的氧化弱氧化性陽極型緩蝕劑，需要合適的氧化劑（如溶解氧）幫助它在金屬表面產(chǎn)生保劑（如溶解氧）幫助它在金屬表面產(chǎn)生保護膜（氧化膜）護膜（氧化膜） 低毒低毒 用量大（用量大（400-500ppm） 緩蝕效果不如鉻酸鹽緩蝕效果不如鉻酸鹽 常用于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)2004-02-0238鋅鹽鋅鹽 陰極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑 投加濃度低（投加濃度低（0.25-4ppm） 安全但又低效的緩蝕劑安全但又低效的緩蝕劑 與其他緩蝕劑聯(lián)合使用效果好與其他緩蝕劑聯(lián)合使用效果好 成膜迅速成膜迅速 環(huán)保排放有較嚴格的限制環(huán)保排放有較嚴格的限制 pH8.0時，時，Zn2+易從水中析出易

19、從水中析出2004-02-0239磷酸鹽磷酸鹽 高濃度使用時是陽極型緩蝕劑（高濃度使用時是陽極型緩蝕劑（10ppm） 1、需要依靠溶解氧形成保護膜（氧化膜）。、需要依靠溶解氧形成保護膜（氧化膜）。 2、氧化膜成膜很慢，緩蝕能力不是太強。、氧化膜成膜很慢，緩蝕能力不是太強。 3、需要與磷酸鈣阻垢劑配合使用。、需要與磷酸鈣阻垢劑配合使用。 低濃度使用時是陰極型緩蝕劑（低濃度使用時是陰極型緩蝕劑（6ppm） 1、需要一定量的鈣硬度在陰極區(qū)形成磷酸鈣沉、需要一定量的鈣硬度在陰極區(qū)形成磷酸鈣沉淀型保護膜。淀型保護膜。 需要在中性或堿性環(huán)境中使用需要在中性或堿性環(huán)境中使用 沒有毒性沒有毒性 容易促進冷卻水

20、中藻類的生長容易促進冷卻水中藻類的生長2004-02-0240聚磷酸鹽聚磷酸鹽 混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜 既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使用時）既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使用時） 用量低（用量低（20-25ppm），緩蝕效果較好），緩蝕效果較好 無毒無毒 易于水解成正磷酸鹽易于水解成正磷酸鹽 易促進藻類的生長易促進藻類的生長 對銅及銅合金有侵蝕性對銅及銅合金有侵蝕性 適用于中性水體適用于中性水體2004-02-0241有機多元膦酸有機多元膦酸 混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜混合型緩蝕劑：陽極鈍化膜，陰極沉淀膜 既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使

21、用時）既是緩蝕劑又是阻垢劑（低濃度使用時） 常與其他緩蝕劑聯(lián)合使用。常與其他緩蝕劑聯(lián)合使用。 投加濃度投加濃度15-20ppm，緩蝕效果較好，緩蝕效果較好 相對聚磷酸鹽不易水解相對聚磷酸鹽不易水解 能使鋅鹽穩(wěn)定在水中能使鋅鹽穩(wěn)定在水中 對銅和銅合金有較強的侵蝕性對銅和銅合金有較強的侵蝕性 適用于中堿性水體適用于中堿性水體2004-02-0242MBT（巰基苯并噻唑）（巰基苯并噻唑） 低濃度時是一種陽極型緩蝕劑（低濃度時是一種陽極型緩蝕劑（2ppm） 對銅和銅合金的腐蝕控制比較有效對銅和銅合金的腐蝕控制比較有效 用量少用量少 對氯和氯胺很敏感，容易被氧化而破壞對氯和氯胺很敏感，容易被氧化而破壞2004-02-0243BTA（苯并三唑）（苯并三唑） 吸附型緩蝕劑吸附型緩蝕劑 很有效的銅和銅合金緩蝕劑很有效的銅和銅合金緩蝕劑 能耐氧化作用能耐氧化作用 能在較寬的能在較寬的pH范圍內(nèi)有效使用范圍內(nèi)有效使用2004-02-0244TTA（甲基苯并三唑）（甲基苯并三唑） 與與BTA大致相同大致相同 更能耐受氯的氧化作用更能耐受氯的氧化作用2004-02-0245HRA（鹵素穩(wěn)定噻唑）（鹵素穩(wěn)定噻唑） 吸附型緩蝕劑吸附型緩蝕劑 獨特的抗氧化性能獨特的抗氧化性能 更寬的有效更寬的有效pH適用范圍適用范圍 很強的銅緩蝕性能很強的銅緩蝕性能 避免因碳鋼表面鍍銅