不锈钢材质密闭循环水系统腐蚀问题分析探讨
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浅析炼油厂循环水设备腐蚀原因及对策炼油厂中的循环水设备在生产过程中经常出现腐蚀现象,这不仅会影响设备的正常运行,还会对生产造成严重的影响。
研究循环水设备的腐蚀原因和对策对于提高炼油厂的生产效率具有重要意义。
1. 化学腐蚀:循环水中存在的酸碱性物质以及硫化物等化学物质与金属设备直接接触时,会发生化学反应,产生腐蚀现象。
循环水中的硫化氢与金属反应产生的硫化物会导致设备的腐蚀。
2. 电化学腐蚀:在循环水中存在着电化学反应,当金属设备与电解质接触时,就会形成一个类似于电池的系统。
在一定条件下,金属可以被腐蚀。
金属设备表面形成的电化学腐蚀系统中阳极、阴极和电解质三者之间的反应会导致金属的腐蚀。
3. 生物腐蚀:在循环水中存在着一些微生物,它们会利用金属表面的营养物质进行代谢活动,同时产生酸性物质和废弃物,导致金属的腐蚀。
硫酸产生菌可以利用硫化氢进行代谢活动,产生硫酸,导致设备的腐蚀。
1. 选择合适的材料:根据循环水的成分和性质,选择耐腐蚀的材料制造设备。
在循环水中存在较高的酸性物质时,可以选择不锈钢或者合金材料,以提高设备的耐腐蚀性能。
2. 控制循环水的酸碱度:合理控制循环水的酸碱度,尽量避免出现过高或过低的情况。
当酸碱度超过一定范围时,会对设备产生腐蚀作用。
可以通过添加碱性物质来提高酸性水质,或者通过添加酸性物质来降低碱性水质。
3. 喷淋冷却:循环水设备中的高温介质容易引起金属设备的腐蚀。
在这种情况下,可以采用喷淋冷却的方法来降低温度,从而减少设备的腐蚀。
在冷却过程中,还可以添加一定的缓蚀剂,以增强设备的抗腐蚀性能。
4. 加强设备的保养和维护:定期清洗设备内部的水垢和污垢,防止它们长期堆积在设备表面,导致腐蚀。
还应定期检查设备的防腐层是否完好,并及时进行修复。
5. 控制微生物的繁殖:采用适当的消毒措施来控制循环水中微生物的繁殖。
可以添加一定的抗菌剂或者消毒剂来抑制微生物的生长,减少它们对设备的腐蚀作用。
循环水设备在炼油厂中容易发生腐蚀现象,其原因主要包括化学腐蚀、电化学腐蚀和生物腐蚀。
循环冷却水系统不锈钢管道腐蚀穿孔原因探究吕闯;耿曼【摘要】西北地区某项目循环冷却水系统投入运行不到六个月,就出现304不锈钢管道内部结垢积盐,腐蚀,导致多处穿孔漏水,给系统稳定运行带来非常不利的影响,通过扫描电镜、能谱仪、离子色谱等方法进行分析,结果表明,循环冷却水中含有大量的对304不锈钢具有强烈腐蚀特性的氯离子和硫酸根离子,导致了水冷系统304不锈钢管道焊接焊缝热影响区域加速腐蚀,进而穿孔漏水失效.【期刊名称】《浙江化工》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】6页(P44-49)【关键词】循环冷却水;304不锈钢;腐蚀;氯离子;硫酸根离子【作者】吕闯;耿曼【作者单位】广州高澜节能技术股份有限公司, 广东广州 510663;广州高澜节能技术股份有限公司, 广东广州 510663【正文语种】中文西北地区某项目水冷系统由内冷水循环系统和外冷水循环系统两部分构成,内冷水循环系统以恒定压力和流量的冷却水流经板式换热器进行热交换,冷却水降温后再进入被冷却器件,与被冷却器件进行热交换,带走热量,温升水回至主循环泵的进口。
外冷取工业用水池,自然散热作为开式冷却循环系统。
为适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求,防止在高电压环境下产生漏电流,内冷水要求具备极低的电导率。
因此在内冷水循环系统中设计了去离子水处理回路。
预设一定流量的冷却水流经离子交换器,不断净化管路中可能析出的离子,保证内冷水水质满足使用要求。
水冷系统设计参数:内冷水:纯水,流量:9 m3/h,pH:6~9,DD:≤0.3 μs/cm,进水温度:≤45 ℃,出水温度:≤53 ℃,系统压力:4~6 bar。
外冷水:工业用水,流量:10 m3/h,进水温度:≤35 ℃,系统压力:0.2~0.4 MPa。
该项目经过不到半年时间的运行,外循环水冷系统不锈钢管道出现多处不同程度的腐蚀穿孔漏水问题,为电力设备的正常的运行带来巨大安全隐患,同时也造成了很大的经济损失。
关于循环水腐蚀问题的初步探讨与研究作者:马驳马昊天来源:《商情》2019年第35期【摘要】循环水系统在运行中主要有三个问题:腐蚀、结垢和细菌滋生。
尤其是腐蚀问题,腐蚀如果控制不好,会使换热器管束变薄,降低设备及管线使用寿命,腐蚀产物(铁锈)会使循环水浊度和总铁升高,并会导致系统细菌滋生。
为了控制腐蚀需要了解循环水腐蚀的机理找出应对措施。
【关键词】腐蚀;预防措施一、腐蚀机理(一)溶解氧存在的电化学腐蚀循环水系统一般采用的是敞开式循环水系统。
水和空气直接接触,因此水中的溶解氧含量很高,为电化学腐蚀提供了基础。
电化学腐蚀主要是阳极金属(铁)失电子,阴极得电子,在阳极区,碳钢氧化成亚铁离子进入水中,并在金属基体上留下2个电子,同时水中的溶解氧则在阴极区接受这两个电子,还原成氢氧根,这两个电极反应可以表示为:阳极区:Fe=Fe2++2e 阴极区:1/2O2+2e+H2O=2OH-当亚铁离子和氢氧根在水中相遇时就会生成Fe(OH)2沉淀。
如果水中氧充足,可进一步氧化成铁锈。
(二)微生物腐蚀微生物腐蚀主要是指水中的一些细菌具有腐蚀性。
如铁细菌常在水管内壁附着生长,形成结瘤,能把水中溶解的亚铁氧化成高铁形式,形成氧差电池腐蚀管道。
硫氧化菌、硫酸盐还原菌能够能还原硫酸盐为硫化物,产生以对系统进行腐蚀,一些产生粘液的细菌、真菌以及某些藻类和原生动物,都可引起金属腐蚀。
另外,微生物附着在换热器管壁上,会分泌粘液(也就是生物粘泥),会将水中的泥沙、铁锈、油类物质等吸附在上面形成污垢,在污垢下面會形成局部阳极和局部阴极而发生腐蚀。
(三)腐蚀性离子的腐蚀循环水中由于加氯的原因氯根相对较高,因此阴离子腐蚀主要是氯根腐蚀,而且由于氯离子由于孔径小能够穿透金属表面的氧化膜和金属结合导致点蚀发生,点蚀沿着重力方向进行,会造成换热器穿孔泄漏,尤其是对不锈钢材质腐蚀更加严重。
蚀坑内金属表面处于活态,电位较负;蚀孔外金属表面处于钝态,电位较正,于是孔内和孔外构成了一个钝态微电偶腐蚀电池。
工业循环水管道结垢和腐蚀问题研究摘要:工业循环水系统中含有各类化学物质、金属、微生物等杂质,易引起会引起管路的结垢与腐蚀.。
如未进行及时监测、分析、处理,上述问题发生后,会影响管路的流通性能,工业生産效率降低,严重时甚至会造成生産瓶颈、泄露事故等重大影响.。
本文从结垢和腐蚀的因素入手,通过循环单元、冷却单元设备及管网系统详细分析,提出相应的应对控制措施.。
关键词:循环水系统;结垢;腐蚀;处理引言以气体处理站为例,气体处理站对温度要求敏感,而循环冷却水系统的稳定、达标运行是气体处理站的正常生産的“后勤”保障.。
而循环冷却水系统最常见的问题是腐蚀和污垢沉积,系统的清洗预膜和剂量控制是该问题的关键.。
实际生産中.。
循环冷却水系统长期运行过程中,由于水质指标控制、温度、流速等综合因素影响,会出现水垢,影响系统的水质.。
而沉积物或者水垢可能发生在系统中的任何地方.。
如果水垢处理不及时,整个循环冷却水系统设备及管网结垢会加重,甚至会出现垢下腐蚀等现象.。
而结垢加重会使循环水管路流通面积降低,从而影响循环水的实际流通流量.。
循环水主要用户为各类冷换设备,循环水实际供给流量的非正常手段降低可能会导致换热器流速降低,管网中可能会出现大量换热器流速低于设计或规范的流速控制范围,长期运行,换热器容易因流速偏低出现腐蚀状况.。
同时结垢现象会导致换热器工艺侧与冷却侧传热效果变差,循环水实际带走热负荷降低,换热效果降低,尤其在夏季换热困难季节,工艺侧极易出现异常温升等状况,导致工艺侧控制指标抄表,部分关键生産相关换热器需要通过减负荷等手段保证工艺安全,会造成工艺生産瓶颈.。
因此,有必要开发一种有效的水循环除垢方法,该方法需要分析水循环除垢的産生原因,并制定相应的水循环除垢方案.。
并降低其影响.。
本文研究了循环冷却水系统形成水垢和腐蚀的主要原因,结合现场经验,提出有效的控制方案和建议.。
1工业循环水系统现状在工业生産过程中,循环水领域的第一步是在循环水集水池中加入适宜并适量的化学药剂进行水质达标的化学处理,而后经由循环水泵增压进入循环水管网,送至用户单元,用于各类型冷换设备换热,携带热量进入回水管网,经由冷却塔等类型散热单元降温回至循环水集水池.。
关于循环水腐蚀问题的初步探讨与研究循环水腐蚀是指在循环水系统中,由于水中的各种化学物质和微生物的作用,导致管道、设备等金属材料发生腐蚀现象。
这种腐蚀现象不仅会损坏设备,增加维修和更换的成本,还会降低设备的使用寿命,对生产和环境造成不良影响。
对循环水腐蚀问题进行研究和探讨,对于工业生产和环境保护具有重要意义。
循环水腐蚀的主要原因可以归纳为以下几个方面:1. 水中的溶解氧和二氧化碳:溶解氧和二氧化碳在水中能够形成一定的酸性环境,从而导致金属材料发生腐蚀。
尤其是在高温和高压条件下,溶解氧和二氧化碳的腐蚀作用更加显著。
2. 微生物腐蚀:循环水中存在着各种微生物,其中一些微生物能够产生酸性物质,对金属材料造成腐蚀。
微生物结膜和结垢也会对设备产生不良影响,加剧腐蚀现象。
3. 水中的杂质:水中含有的硬度物质、有机物和其他杂质会与金属发生反应,形成沉积物和腐蚀产物,进而导致腐蚀。
1. 控制水中的溶解氧和二氧化碳含量:通过适当的加热和通气措施,可以降低水中氧和二氧化碳含量,从而减轻腐蚀作用。
2. 微生物控制:定期清洗和消毒循环水系统,加入适量的杀菌剂或生物控制剂,防止微生物的滋生和繁殖。
3. 定期清洗和除垢:定期对循环水系统进行清洗和除垢处理,以去除管道和设备中的沉积物和污垢,减轻腐蚀的发生。
4. 选择合适的金属材料:在设计和选购设备时,要选择能够抵抗循环水腐蚀的合适金属材料,如不锈钢、合金钢等。
5. 监测和控制水质:定期对循环水的水质进行监测,及时调整和控制水的化学成分,保持良好的水质状态,以减少腐蚀的发生。
循环水腐蚀问题是一个复杂的系统工程,需要综合考虑水质、微生物、金属材料等多个因素。
只有通过科学研究和实践探索,制定科学的控制措施,才能有效地解决循环水腐蚀问题,提高设备的运行效率和使用寿命,保护生产和环境的安全。
中央空调循环水腐蚀分析与现场水处理对策研究摘要:随着社会的不断发展,空调技术研究不断进步,人们对于办公环境、生活环境、休闲环境及娱乐环境有了更高的舒适性追求,挂式空调机和柜式空调机已逐渐被中央空调系统所替代。
中央空调系统不仅带给人们舒适的环境,同时满足一些重点工业企业生产所需工作环境温度和湿度的要求,成为当下工业发展中不可或缺的一部分。
关键词:中央空调;腐蚀;循环系统;缓蚀剂1中央空调循环水腐蚀成因1.1金属引起的腐蚀金属在水中的腐蚀是一种电化学过程,由于金属表面凹凸不平,当与水接触时,会在金属表面形成大量的微小腐蚀电池。
在中央空调循环系统中所采用的管道主要材质主要是铜和钢质材料等,钢中的铁元素形成微阳极,而铜的电位高于铁元素进而会构成微阴极,两者通过电化学生成腐蚀现象,其整个反应如下:阳极反应:Fe-2e-→Fe2+阴极反应:Cu2++2e-→Cu1.2溶解氧引起的腐蚀中央空调系统中的冷却水系统由水、气进行热交换,水中的溶解氧浓度始终处于饱和的状态,冷(热)媒水系统由于其管道较为复杂,当进行整体清洗时需将管路中的水进行全部清空,导致外部的空气进入到管路内,当再次进行补水时管路内空气不一定会完全排出。
当系统开始工作后,这些存在于管路中的空气,会在水流中形成气泡在水循环系统中高速运转,尽管该系统中安装有排气系统,但很难将这些微小的气泡排出,因此使得在进水管路入口仍有大量气体进入,并且管路排气阀在运行过程中仍存在不排气仅吸气的情况。
以上种种因素造成了冷(热)媒水系统中的溶解氧长期处于饱和状态,在中央空调系统循环系统中,金属管路与含有溶解氧的水接触后,一些微小的腐蚀电池会在金属表面形成,其主要氧化还原反应如下:阳极反应:Fe→Fe2++2e;阴极反应:O2+2H2O+4e→4OH-;循环水中:Fe2++2OH-→Fe(OH)2。
以上反应中,大量沉淀物的生成会造成阴极的快速反应,在溶解氧充足的情况下,Fe(OH)2极易生产Fe2O3形成红色沉淀物,即铁锈。
不锈钢腐蚀机理、发生原因和维护处理方法不锈钢材料具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。
虽然不锈钢耐腐蚀性良好,但不是不生锈,如果长期裸露在腐蚀环境中,最终还是会被腐蚀。
因此了解不锈钢的腐蚀机理、发生原因和维护处理方法就尤为重要。
一、腐蚀机理Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。
当钢材中的Cr 含量超过10.5%时,钢在大气中基本不会生锈。
这是因为Cr 和Ni 使不锈钢和空气中的氧生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢材料在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高,而S30408、S31603的材料的Cr 含量在16%以上,耐蚀性能也相应的得到了提高。
当管材处于杂散电流或酸碱盐腐蚀环境中时,材料本身自钝化的速度低于被腐蚀的速度时,随着时间的作用,便出现材料被破坏的现象。
下图为材料在腐蚀环境中的被破坏示意图。
二. 不锈钢腐蚀的类型、发生原因和处理方法2.1 表面腐蚀:2.1.1 主要特点:不锈钢裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀,虽降低产品受力有效面积及其使用寿命,但比局部腐蚀的危害性小。
2.1.2 常见发生原因:(1) 不锈钢表面有其他金属元素(如铁质材料)的粉尘或颗粒附着,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发电化学腐蚀;(2) 不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水、其它装修材料、有机物汁液或使用有害介质的薄膜和材料包裹),长时间形成金属表面的腐蚀;(3) 在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮、盐类物质的大气),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点等,引起化学腐蚀;(4) 割渣、飞溅等易生锈物质的附着或击伤表面钝化层造成的腐蚀;2.1.3 建议处理方案表面腐蚀:切割火花击伤表面腐蚀:石灰水侵蚀(1) 保持不锈钢表面的洁净,如发现有污染物质和颜色暗淡现象发生,应及时进行清理;(2) 对出现轻度腐蚀的部位,先清除污锈,使用钝化膏溶液或喷雾涂抹,10秒后再用清水进行清洗,使不锈钢表面重新形成钝化膜。
循环水腐蚀原因循环水腐蚀是一种常见的工业设备损坏问题,对于循环水系统而言,腐蚀是导致设备损坏的主要原因之一。
循环水腐蚀的原因多种多样,主要包括水质问题、金属材料选择不当、操作不当等。
本文将从不同角度探讨循环水腐蚀的原因,并提出相应的解决措施。
水质问题是导致循环水腐蚀的主要原因之一。
循环水中的溶解氧、硬度、碱度、盐分等成分会直接影响水的腐蚀性。
溶解氧是引起金属腐蚀的主要因素之一,因此,控制循环水中的溶解氧含量非常重要。
一种常见的解决措施是通过加入氧化剂或使用除氧设备来降低溶解氧含量,从而减少腐蚀的发生。
此外,合理控制循环水的硬度、碱度和盐分也是避免腐蚀的重要手段。
金属材料选择不当也是循环水腐蚀的重要原因之一。
不同金属材料对于不同水质的耐蚀性有所差异,因此,在循环水系统中选择合适的金属材料非常重要。
一般来说,不锈钢、镍基合金等具有较好的耐腐蚀性能,可以在循环水系统中广泛应用。
此外,合理选用防腐涂层和防腐衬里也可以有效降低循环水对金属的腐蚀。
操作不当也是导致循环水腐蚀的重要原因之一。
例如,循环水系统中的水质监测和维护不及时、不规范,会导致水质恶化和腐蚀加剧。
因此,定期对循环水进行水质监测和分析是非常重要的,及时发现问题并采取相应的措施。
针对以上问题,可以采取一些解决措施来防止循环水腐蚀。
首先,建立完善的水质监测和维护体系,定期对循环水进行水质分析和处理,及时调整水质参数,保证循环水的质量稳定。
其次,合理选择金属材料,并加强防腐涂层和防腐衬里的使用,提高金属材料的耐腐蚀性。
此外,加强操作培训,确保操作人员掌握正确的操作方法和技能,避免操作不当导致腐蚀的发生。
循环水腐蚀是一种常见的工业设备损坏问题,其原因多种多样。
水质问题、金属材料选择不当、操作不当等都可能导致循环水腐蚀的发生。
为了有效防止循环水腐蚀,我们应该加强对循环水的监测和维护,合理选择金属材料,并加强操作培训,确保设备的正常运行和使用寿命。
只有综合考虑这些因素,才能有效预防循环水腐蚀的发生,保护设备的安全和稳定运行。
浅析SUS304不锈钢内胆的腐蚀问题与防腐举措内胆是太阳能热水器储热水箱中的关键部件,其性能好坏直接影响太阳能热水器产品的使用寿命。
SUS304不锈钢因其良好的耐腐蚀性、热胀冷缩性能和良好的加工性,成为了太阳能热水器储热水箱内胆的首选材料。
随着太阳能热水器行业的不断纵深与扩大,伴随着不锈钢内胆锈蚀的现象时有发生,本文就其SUS304不锈钢材料的采购选择、生产加工(焊接加工、试压检漏、发泡组装)、市场整机安装方面等细微环节方面进行探讨,浅析SUS304不锈钢内胆腐蚀与防腐问题,消除部分太阳能热水器生产厂家遇到的部分困惑与迷茫,以确保太阳能热水器热利用行业稳中求进,生产的太阳能热水器产品寿命可靠达标。
采购选择控制1.SUS304不锈钢标准成分一般情况下,不锈钢生产厂家为了降低生产成本,Ni、Cr含量控制在下限,同时以提高C、N含量作为平衡,但过高的C、N含量容易导致冲孔翻边开裂,开裂将造成内胆插接孔密封失效。
因此,选购时,应选择大的正规钢厂生产的标准牌号SUS304不锈钢,材质成分有保证。
2.不锈钢材料中有关化学元素作用机理碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量超过0.23%时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
对不锈钢的时效开裂影响较大。
磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。
关于不锈钢材质密闭循环水系统腐蚀问题分析探讨
一、不锈钢材质(以304不锈钢为例)耐蚀性、腐蚀类型及腐蚀机理
1.耐蚀性:
“不锈钢”是指在空气或特定腐蚀介质中比较耐蚀的一类特殊钢种。
一般当钢中的Cr 量超过12%时,钢便具有比较好的耐蚀性能,其主要耐蚀性能还取决于钢的不同合金成分及比例耐不同的腐蚀介质。
不锈钢属于易钝化金属,其主要依靠金属表面形成的致密钝化膜耐蚀。
目前占全部锈钢使用总量70%的是奥氏体不锈钢,其中又以18/8型不锈钢为主(304不锈钢),主要添加合金成分是Cr17%~19%、Ni8%~11%,其表面钝化膜主要是Cr3氧化物和少量Ni氧化物,能起到较为良好的耐蚀保护性。
2.腐蚀类型:
主要为“晶间腐蚀”、“应力断裂腐蚀”、“点蚀”和缝隙腐蚀”。
注:其中晶间腐蚀条件不在目前工艺工况范围内,在此不做分析。
下图为不锈钢水箱拍摄的状况。
1
2
3 4
3.腐蚀机理:
点蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀的成长机理是一致的—即氧浓差电池和电化学腐蚀电池自催化效应的共同作用。
以缝隙腐蚀机理为例:①发生缝隙腐蚀的大多是相对闭塞环境中,缝隙内、外很难发生物质交换。
缝隙内因氧被消耗形成低氧区,与缝隙外形成氧的浓度差,使缝隙内外产生明显电位差,缝隙内部OH-减少,造成缝隙内外正负电荷不平衡,使缝隙外部易迁移的负离子(Cl-是主要的活性阴离子)向缝隙内部迁移,缝隙内部的Cl-浓度不断增高,并使缝隙内部产生金属的氯化物,氯化物水解产生H+,H+浓度的增加使缝隙内部pH值降低(酸化),导致缝隙内部腐蚀明显加速。
②缝隙内属于阳极,阳级金属腐蚀溶解生成金属离子,同样使缝隙内正电荷不断累积,促使Cl-向缝隙内迁移以维持电的中性,高浓Cl-及H+又使缝隙内金属加速溶解,形成一个自催化作用。
由于氧的阴极腐蚀反应是发生在缝隙及蚀孔的周围表面,使周围金属得到阴级保护,抑制了周围金属的全面腐蚀。
阴阳级面积差越大,大阴级小阳级,穿孔或开裂越快。
点蚀、缝隙腐蚀及应力断裂形成的原因存在的差异:
缝隙腐蚀初始就存在于一个闭塞的环境中,而点蚀是通过腐蚀过程逐渐形成蚀孔产生一个闭塞环境后加速腐蚀的,应力断裂则是机械作用(应力集中)与腐蚀共同作用的结果。
4.易钝化金属(不锈钢)腐蚀特性:
蚀孔及缝隙因腐蚀发生活化(钝化膜被破坏),而蚀孔及缝隙外表面仍为钝化状态,形成活化—钝化腐蚀电池。
不锈钢属于易钝化金属,其活化态与钝化态表面之间的电位差可达500mV左右,而普通碳钢仅在150mV左右,所有不锈钢比普通碳钢对点蚀、缝隙腐蚀更为敏感,更容易出现穿孔开裂问题。
二、在闭式系统以水作介质对不锈钢材质的腐蚀分析
1. 自来水作介质:
根据上述腐蚀机理,以自来水作介质对不锈钢材质腐蚀主要由以下因素:
1) 活性阴离子:主要指Cl-。
聚集的高浓氯离子使蚀孔或缝隙内pH值降低(酸化),
相当于其内部的金属处理HCI介质中,处于活化溶解状态。
另有一种理论认为氯离
子半径小,可穿过透钝化膜进入膜内,产生强烈的导电感应离子破坏钝化膜。
2) 闭塞环境:蚀孔、缝隙及污泥、锈渣、生物黏泥沉积都会构成一个闭塞小环境。
内
部浓盐溶液中氧的溶解度很低,又扩散困难,使得局部供氧受到限制,其阻碍了内
部金属的再钝化,使得闭塞小环境金属处于活化状态腐蚀不断。
注:冷冻水不锈钢水箱出现点蚀穿孔现象。
密闭的系统水箱本身就是死水区域,又
多年没有清洁过,箱内沉积大量污泥锈泥,表壁也有黏附污垢,这就构成了点蚀闭
塞环境的条件。
我们水处理执行时比较强调密闭循环水系统在停机时的系统置换
水、管道水菌污泥剥离及水冲洗、蓄水箱罐体等的清洁工作。
但用户一般对开式系
统的清洗工作重视程度远大于密闭系统,认为密闭系统与环境接触少水质及系统势
必比较干净。
此外新循环水系统初始运行前做专业的化学清洗去除油污、浮锈、焊
渣及建筑垃圾十分少,一般仅让工程承包商做清水冲洗就投入使用了,这些都是构成后期短期内出现点蚀穿孔的隐患。
2. 去离子水(纯水)作介质:
纯水的莱氏稳定指数(RSI)>11,属于对金属具有严重腐蚀性水质。
其对金属材质的腐蚀速度远大于自来水。
1) 纯水腐蚀机理:
去离子水水质纯净,因此对酸、碱的缓冲能力较差,只要接触空气中少量O2就会电离出H+,使水的pH值降低,这也是纯水制水过程中如无pH调节呈弱酸性的主要原因。
酸性水质对金属表面钝化膜具有活化溶解作用,因此对大多非耐酸性金属材质均有强腐蚀性。
注:在电厂高压锅炉给水必须使用纯水(乃至超纯水),这是因为其运行环境是绝对真空的,另外还必须辅助除氧设备。
而普通密闭循环水系统在给水时或运行工况都不是完全真空的。
2) 较自来水腐蚀性更强的原因:
除酸腐蚀外,其相对自来水因没有硬度(钙、镁离子)所以也就没有一种称为天然缓蚀剂重碳酸钙成分,它是一种阳极性缓蚀剂,当在金属表面同阴极反应产物氢氧根离子相遇时,即生成碳酸钙沉淀(水垢)而覆盖于阴极表面,由于阴极过程被抑制,金属的腐蚀速度自然就减小了。
这是软化水的强腐蚀原因。
水垢本身也是一种金属表面保护膜可起到防腐功效,但水垢过厚产生热阻则不利于换热设备效率运行。
在密闭系统因为循环水没有浓缩,没有使水垢增长的条件,所以不存在影响换热效率的不利问题。
注:目前在不少客户密闭循环水系统内使用纯水或软化水,尤其在热水系统更成为防垢的必然选择。
我们一直持不同意见。
理由是只要工艺上没有水质纯净度的要求(必须使用去离子水),作冷却或供热的密闭循环水系统都以防腐蚀为主要水处理管控目的。
正如上述密闭系统循环水没有浓缩,没有使水垢增长的条件,热水系统内即便保有水中所有钙镁离子析出结垢,也是十分微量的,其非凡不会影响换热效果,相反还能起到一定缓蚀作用。
而如采用纯水或软化水的系统往往因为其自身强腐蚀性,又无良好水处理配套,导致系统出现严重腐蚀现象。
目前我们也在不少设备生产商的用户手册上见有严禁使用纯水、软水的提示。
注:取两个铁片,放置在纯水及自来水中,一定时间后在纯水中的铁片锈蚀程度远大于在自来水的。
3. 对密闭循环水系统以自来水或纯水作冷却供热介质综合意见
1) 碳钢、铜合金材质的密闭循环水系统:
只要没有工艺水质纯净度要求,对于密封性不良的闭式系统,我们明确要求使用自来水作给水,不能使用纯水。
反之使用纯水的必要性也不大。
有铝材质的更需谨慎使用纯水。
2) 有不锈钢材质的密闭循环水系统:
按上述分析使用纯水可彻底解决氯离子破坏钝化膜的问题,但其自身加重水质酸腐蚀又引发活化溶解钝化膜,并无特别终止或缓解不锈钢材质腐蚀问题作用。
所以如果是恒压密封性较好的闭式系统,以纯水给水为更优。
反之两者均可。
但如因此而需要涉及系统改造及考虑纯水的成本,则没有必要将给水由自来水改成纯水。
3) 给水以外因素:
在水处理问题范围内,除水质改性外因素外,改善污泥、锈渣、生物黏泥沉积等问
题,修复钝化膜等措施对缓解不锈钢材质点蚀、缝隙腐蚀及应力断裂,亦可起到相
当大的作用。
三、化学水处理在密闭循环水系统不锈钢防腐的作用及措施
1.管控水质,并使各项指标在规定范围内
闭式冷冻水(热水)控制标准
达成以上水质管控指标,均可起到缓解水系统金属腐蚀作用。
其中pH及细菌总数指标可通过化学水处理药剂作用达到,其余的项目化学水处理药剂都不能通过化学反应去除或降低水中浓度,主要依靠清洗、过滤及排换水来处理。
在密闭循环水系统保障循环水pH在碱性环境下运行,其可缓解Cl-或纯水引发的酸腐蚀危害。
控制较低的Cl-浓度可缓解但不能终止Cl-对不锈钢金属钝化膜的破坏,因为其是聚集在蚀孔及缝隙处形成闭塞小环境中的局部高浓。
目前除去Cl-方法只有反渗透膜处理。
2. 修复钝化膜及形成新保护膜
对被破坏的金属表面钝化膜进行修复,使避免点蚀、缝隙腐蚀的主要防腐措施。
比如昱真的YZ-101及301防腐阻垢剂的有机膦酸盐、聚羧酸盐、咪唑啉等成份均有良好的修复钝化膜并预新膜作用。
不锈钢金属钝化膜被破坏是所有类型腐蚀产生的首要原因。
3. 定期污泥剥离清洗及物理冲洗
污泥、锈渣、生物黏泥沉积不光构成闭塞腐蚀电池,也使得水处理药剂被阻隔不能直接接触金属表壁起到修复保护膜作用。
密闭系统运行期间不能清洗及排污换水,所以在可停用时需进行走水管道污泥剥离清洗处理、水冲洗并将系统内保有水进行置换。
保障良好的水质及尽量减少系统内污泥、锈渣、生物黏泥沉积。
蓄水箱等也需要定期物理清洁。
4. 辅助过滤设备
对于锈蚀较为严重的密闭系统或进一些对浊度要求较高的设备系统,我们建议都需安装必要的过滤设备(一般的Y型过滤器截污效果有限),如袋式或滤芯过滤器等,这样就可解决运行中不能排污的问题,而降低水质浊度对缓解点蚀及缝隙腐蚀问题有较大作用。
综上,为我们对不锈钢材质密闭循环水系统腐蚀问题分析探讨。
请相关专家审阅,不妥当或疑问支持希望批评指正,我们再予以改善。
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上海昱真水处理科技有限公司
马佳斌
2012年5月25日。