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循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理及類型分析

發(fā)布日期:2022-04-01 16:38:42

(1) 腐蝕機(jī)理

     循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕,是在金屬和水的接觸面上,無數(shù)對陰陽極間電子通過金屬本體流動的過程,和水接觸的不同金屬之間或同一金屬由于不均勻性、雜質(zhì)以及介質(zhì)濃度、溫度、傳熱的不均一性等造成的電位差異,構(gòu)成了宏觀或微觀電池。在陰陽極上發(fā)生以下電化學(xué)反應(yīng),使金屬腐蝕。


(1) 腐蝕類型

       ①點(diǎn)蝕。由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等不均一性,當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子(CL-)時,這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上,從而使金屬表面鈍化膜破壞。一旦這層鈍化膜破壞又缺乏自鈍化能力時,金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁冻龌w金屬,使其呈活化狀態(tài),而鈍化膜仍為鈍態(tài),鈍態(tài)區(qū)域電位高于活化狀態(tài)區(qū)域,這樣就形成了腐蝕電池:活性-鈍性腐蝕電池,由于陽極面積比陰極小得多,陽極電流密度大,所以腐蝕往深處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔。在蝕坑內(nèi)由于陽極溶解的自催化作用(酸化)又大大提高了點(diǎn)蝕腐蝕速率。通常孔越小,陰、陽極面積比越大,穿孔越快。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理及類型分析

       ②縫隙腐蝕。與水接觸的金屬表面上,由于金屬表面的缺陷及不均勻性、表面沉積(包括粘泥、污垢、多孔疏松銹層)以及螺帽、墊片與金屬間形成的縫隙內(nèi),介質(zhì)(循環(huán)水)處于滯流或不流動狀態(tài),縫隙內(nèi)氧濃度、腐蝕性離子

(如CL-)等與縫隙外產(chǎn)生較大的差異,形成了氧濃差電池或鹽濃差電池(離子濃差電池),因而產(chǎn)生腐蝕。在氧濃差

電池中。縫隙內(nèi)貧氧,電位低,成為陽極區(qū),縫隙周圍富氧,電位高,成為陰極區(qū),構(gòu)成小陽極大陰極,使得局部區(qū)域的腐蝕加重。煉油廠水冷器水側(cè)管壁、管板管口脹接處、管板墊片下,普遍存在此種類型的腐蝕。產(chǎn)生此類腐蝕的金屬,表面為隆起的大小不等的銹瘤或沉積物,銹瘤或沉積物下呈明顯的坑蝕,坑蝕深度不等。腐蝕嚴(yán)重時可導(dǎo)致冷卻器管壁穿孔。腐蝕后的金屬,表面粗糙不平。

水冷器的金屬構(gòu)件通過鉚、焊、緊固件、脹接等方式實(shí)現(xiàn)連接,在這一過程中各部件間會形成一定縫隙。當(dāng)循環(huán)水中存在的危害陰離子在這些縫隙中集聚、濃縮后,會產(chǎn)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕。普遍認(rèn)為縫隙腐蝕是氧濃差電池和閉塞電池自催化效應(yīng)兩種機(jī)理的共同作用。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理及類型分析

      ③沖蝕。沖蝕是因?yàn)榱魉龠^大或因金屬表面結(jié)垢造成的湍流對金屬表面產(chǎn)生切應(yīng)力,破壞了保護(hù)膜,促進(jìn)剝離腐蝕產(chǎn)物,裸露新鮮表面,造成侵蝕形成的。在水冷器中,U型管換熱器的彎管處,以及管板及管口部分處于流體專項(xiàng)湍流區(qū),腐蝕最為明顯。由于煉油廠水冷器中循環(huán)水流速一般不高(>2m/s),故沖蝕比較少見。

     ④微生物腐蝕。微生物腐蝕是因細(xì)菌繁殖、分泌、代謝等方式形成的粘泥沉積在金屬表面,破壞保護(hù)膜,構(gòu)成局部電池,導(dǎo)致了垢下腐蝕。引起腐蝕的微生物一般為細(xì)菌和真菌,也有藻類及原動生物,一般是多種微生物共同作用的結(jié)果。通常認(rèn)為,微生物腐蝕機(jī)理是通過電極電位和濃差電池發(fā)生變化而直接或間接的參與腐蝕作用。

    ⑤氯離子腐蝕。目前,煉化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)多采用游離氯或化合氯進(jìn)行殺菌處理,這造成循環(huán)水中的氯離子含量較高。氯離子會促進(jìn)電荷的轉(zhuǎn)移,加劇電化學(xué)腐蝕。氯離子對不銹鋼會產(chǎn)生孔蝕與應(yīng)力腐蝕開裂,對碳鋼會促進(jìn)均勻腐蝕與局部腐蝕。

   ⑥電偶腐蝕。  電偶腐蝕是因不同材質(zhì)存在電位差造成的。在水冷器中,  當(dāng)管板、折流板、換熱管等構(gòu)件材質(zhì)不統(tǒng)一時,易發(fā)生該類腐蝕。


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