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换热软化水设备的腐蚀性分析

2015-08-20 15:58:10

  使用软化水的换热设备大量应用于炼油、化工、造纸、纺织等各种生产行业,在我们的检验过程中曾多次发现这类设备遭受到严重腐蚀的现象。为从根本上了解此类设备受到破坏的原因,我们组织有关人员对胜华炼油厂部分换热设备的腐蚀情况进行了跟踪调查,通过对该厂软化水水质及腐蚀产物的分析,论述了软化水的腐蚀机理,并且提出了相应的防腐措施。

  软化水是指天然水经过水质处理,将天然水中悬浮物质、胶体物质、溶解的高分子物质及溶解盐类的Ca2+、Mg2+离子去除的水。软化水在进入换热设备之前若处理不当,将对换热设备造成较为严重的腐蚀。

  腐蚀产物分析从软化水腐蚀的管线和设备观察,均匀腐蚀外观形态表现为均匀的氧化物铁锈层,呈疏松状。孔蚀外观形态表现为大量的氧化物铁锈斑点,突出呈针乳状。

 

软化水设备

软化水设备

  腐蚀机理金属材料通常含有大量的杂质及非金属夹杂物。金属上的表面膜往往是不均匀的,当金属表面层包含有化学上的不均匀性或物理缺陷(缝隙、裂纹、小孔穴等)时,点蚀就容易在这些薄弱环节上发生。

  腐蚀刚开始时,金属整个表面都同含氧溶液接触,因此,无论是在金属表面蚀孔内还是蚀孔外金属表面上,都进行着以氧还原作为阴极反应的腐蚀过程。蚀孔内溶液中的溶解氧只能靠扩散进入,由于蚀孔的几何形状及腐蚀产物的限制,使蚀孔外部本体溶液中的溶解氧很快就耗尽了,从而终止了蚀孔内的氧的还原的阴极反应,阻止了蚀孔内的微电池反应,而使蚀孔内金属表面(阳极区)同蚀孔外自由暴露表面(阴极区)之间组成闭塞腐蚀电池。

  软化水腐蚀影响因素

  溶解氧浓度的影响

  软化水中的溶解氧对金属的腐蚀起着重要的作用,在腐蚀着的金属表面上,它起着阴极去极化剂的作用,促进金属的腐蚀。即使在氧浓度很低的情况下,也能引起严重的腐蚀。随着氧含量的增加,腐蚀速度加快。

  Cl-的影响

  氯离子的极化度高,半径小,因此具有很高的极性和穿透性,易优先吸附于金属表面,特别是在金属表面成膜有缺陷或薄弱处或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔处密集。在孔蚀发展过程中,随着蚀孔内金属离子的不断增多,为保持电中性,孔外Cl-优先向蚀孔内迁移,引起蚀孔内进一步酸化,使蚀孔内处于HCl腐蚀环境下,促使孔内金属的不断溶解,并伴随着H2的生成。

 

软化水设备图片

软化水设备

  pH值的影响

  碳钢在水中的腐蚀,当pH值为4~10时,腐蚀速率几乎不变,在此范围溶解氧的浓度扩散控制整个过程,氧扩散速率不变,腐蚀速率也不变。当pH值小于4时,氧化物覆盖膜溶解,此时阳极反应既有析氢反应,又有耗氧反应,腐蚀速率不再受氧浓度扩散所控制,而是两个去极化反应的综合,腐蚀速率显著增大。当pH值大于10时,铁的表面形成钝化膜,腐蚀速率降低,但水中含有Cl-时,铁的表面钝化膜不能出现,随着氧浓度的增大,腐蚀速率增大。

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