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冷却水腐蚀与高温高压水腐蚀

1.冷却水腐蚀

工业冷却水在各国工业用水量中占最大份额,腐蚀和污垢是两个主要运行障碍。腐蚀产物会形成污垢,污垢又导致腐蚀,二者密切相关,又相互影响作用。淡水和海水均可作为冷却水,材料在冷却水中的腐蚀属于电化学腐蚀。冷却水的腐蚀特征总是和冷却系统中所使用的水介质特点及材料的特性相联系的。如在冷却水中常用的黄铜冷凝器,其可能出现的腐蚀形态有:均匀腐蚀、选择性腐蚀(脱锌腐蚀)、冲蚀、缝隙腐蚀(沉积物下腐蚀)、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳及氨腐蚀等。影响材料在冷却水中腐蚀的主要因素有:溶解氧、水的硬度、水中的金属离子和阴离子及其浓度、水的pH和水的流速等。

控制冷却水腐蚀应从控制水质、控制水中的沉积物及微生物腐蚀的控制3个方面加以考虑。

2.高温高压水的腐蚀

高压锅炉、水冷却型原子能反应堆等均使用纯度较高的水作为原水,在约300℃的高温下蒸发,产生的水蒸气可过热至600℃以上。为提高热效率,这些装置的工作压力越来越大,甚至高达30MPa以上。

材料在完全纯净的高温高压水中腐蚀并不严重,但工业用的高温水中多少会含有氧、盐类等杂质,其腐蚀性明显加剧。很多在低温工业水中耐蚀的材料,在高温高压水中会迅速被腐蚀破坏。

影响高温高压水腐蚀的因素主要有高温水中溶氧量、pH、过热、CO 含量等。其中产生过热的原因主要有以下两个方面。

(1)在如蒸发管的传热面上,由于水在表面沸腾并伴随有大量蒸气泡产生,金属表面附有蒸气泡后,热传导性变差,易于造成局部过热。当气泡逸出,因溶液流入又会使该处温度下降,气泡的急剧生成与破坏,使金属表面处于温度的急剧交变状态,金属表面的氧化膜层由此受到破坏、腐蚀加速。

(2)垢层或腐蚀产物层附着于金属表面使传热恶化,管壁温度上升,甚至发生管道爆破事故。

局部过热会使水中的盐、碱浓缩,引起碱腐蚀。在锅炉等以高温高压水作为工作介质的受热装置中,通常加入氢氧化钠等碱性物质来调节水的pH。一般情况下,含有少量NaOH的锅炉水对于钢铁的腐蚀性是很小的,但是在某些局部地区(如在锅炉的缝隙处,腐蚀产物或沉积物层的下面及表面沸腾等局部过热处),由于反复的蒸发和凝聚作用,NaOH被局部浓缩,该处的金属在浓碱溶液的作用下,迅速被腐蚀。

此外,材料在高温高压水中还会发生应力腐蚀断裂(碱脆)和氢腐蚀等应力腐蚀形态。

控制高温高压水腐蚀的主要途径有:选用合适的耐蚀材料、严格控制水质、改进设备制造工艺、避免引起金属过热的超负荷运行、对锅炉进行定期的排污清洗等。

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