工业循环冷却水系统水冷器腐蚀ppt课件

1、工业循环冷却水系统水冷器腐蚀 石化企业循环冷却水现状工业冷却循环水中金属的腐蚀形状、影响要素和防护措施循环冷却系统工艺介质走漏后的腐蚀及 对策耐蚀金属资料的选择提纲石化企业循环冷却水现状国内外情势 世界水资源短缺日益加剧，我国人均水资源占有量是世界上人均占有量的1/4，是公认的贫水国。 水污染问题也日趋严重 石化企业是用水大户，供水缺乏的矛盾更显著。石化企业循环冷却水现状循环冷却水现状及存在的问题 水处置的效果较差运行时间腐蚀速率/mm.a-1粘附速率/mg.(cm2.mon)-11996.12.251997.3.11(1824h)0.0217.711997.09.031997.9.24(50

2、2h)0.66077.511997.09.031997.12.24(2686h)0.13426.141997.12.241998.03.18(2015h)0.38647.54某炼厂循环水现场监测结果处置工艺落后 虽然水处置剂的已由单一处置剂开展到如今的具有多功能团的多元共聚物水处置剂及半自动化的处置工艺，但效果依然不是很理想安装运转周期短 由于冷却器的腐蚀、结垢、粘泥堆积等制约消费安装长周期运转浓缩倍数低循环水分析监测手段落后 多采用离线分析，不能及时反映结果，微生物的检测更加突出石化企业循环冷却水现状循环水处置技术的开展趋势 水处置剂高效化表现为缓蚀剂、分散阻垢剂、杀生剂 等的用量大幅度下降

3、 水处置剂环保化运用低(无)毒、低(无)污染剂可生物降解 缓蚀剂等处置剂 水处置剂自动化实现加药、分析、检测自动化 污水资源化 大幅度提高污水回用率，实现节 约用水和处理供水缺乏的矛盾石化企业循环冷却水现状金属的腐蚀形状影响金属腐蚀的要素腐蚀隐患常用防护措施微生物腐蚀与防护冷却水系统中金属的腐蚀及防护v均匀腐蚀腐蚀过程在金属的全部暴露外表上大致均匀v 地进展而导致金属减薄以致破坏的一种景象v部分腐蚀腐蚀集中在金属某一部位的景象 金属的腐蚀形状部分腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀孔 蚀晶间腐蚀选择性腐蚀磨损腐蚀应力腐蚀 孔蚀处于腐蚀介质中的金属的大部分外表不发 生腐蚀或腐蚀很细微，但某些区域出现蚀 孔或麻点

4、，且随时间进展，蚀孔不断向纵 深方向开展，是 冷却水系统中破坏和隐 患最大的腐蚀形状之一。通常是在有侵蚀 性阴离子如Cl-与氧化剂共存的条件 下，在易钝化金属和合金外表发生的腐 蚀。孔蚀金属的腐蚀形状几种孔蚀形貌表示图 孔蚀的腐蚀机理 孔蚀诱导阶段 腐蚀性阴离子在钝化膜外表吸附后穿过钝化膜与阳离子结合生成小蚀坑， 特别是金属外表存在硫化物、氧化物夹杂、晶界处碳化物或钝化膜的缺陷 小孔生长阶段 孔蚀初期孔内是金属的溶解，随时间进展，金属离子浓度升高并发生水解 使孔内pH值降低构成强酸性溶液区加速金属溶解使蚀坑扩展、加深 孔蚀停顿 孔蚀开展到一定程度后不再开展 a)金属外表某些构造定向不适晶粒杂质

5、消除 b)孔内的电位转移到钝化区 c)孔内欧姆电位降增大 孔蚀的构成过程 不锈钢在充气NaCl中孔蚀的闭塞电池表示图 金属本身的性质 影响孔蚀的要素金属Eb/V(SHE)金属Eb/V(SHE)金属Eb/V(SHE)Al-0.45Fe0.2312%Cr-Fe0.20Ni0.28Cr1.030%Cr-Fe0.62Zr0.4618Cr-8Ni0.26Ti1.2注：除是0.01mol/LNaCl溶液外其他均是在250.1mol/LNaCl溶液中测定的 腐蚀介质性质 Cl-离子浓度愈高孔蚀倾向愈大，共存其它的阴离子那么有一定的抑制造用如对阴离子对18Cr-9Ni孔蚀抑制效果的顺序是：OH-NO3-AC-

6、SO42-ClO4-; 对铝而言那么按NO3- CrO42-AC-苯甲酸盐 SO42-电位与pH值 电位升高孔蚀敏感性加剧，而pH值的变化那么呈现反的趋势 改善介质环境主要包括减少或消除卤素离子、防止氧化性 阳离子、参与某些缓蚀性阴离子等 添加缓蚀剂 电化学维护阴极极化使被维护设备的电位低于维护电位始 终处于稳定的钝化区 合理选择耐蚀资料Cr、Mo、N等是抗孔蚀最有效的元 素，这些元素含量愈高抗蚀性能愈 好，应根据耐蚀性要求、介质侵蚀 性、经济性能选用资料预防循环水中金属点蚀的方法v缝隙腐蚀金属外表由于异物或构造上的缘由构成缝隙，其宽度v 足以使介质进入缝隙而又使腐蚀有关的物质迁移困难造v 成

7、金属加速腐蚀的景象v机 理氧浓差电池和闭塞电池自催化效应的共同作用即缝外氧v 经过对流和分散可以迅速到达金属外表，而氧进入缝隙v 内那么相对要困难，只能经过缝隙的窄口进展分散，缝内v 氧耗尽，Fe2+富集，导致缝外负离子Cl-迁入缝内，v 高浓度金属氯化物水解导致pH值降低金属溶解加剧，吸v 引更多的负离子迁移，构成闭塞电池的自催化过程。缝隙腐蚀缝隙腐蚀的构成过程缝隙腐蚀影响要素 合金元素的影响 环境要素 缝隙腐蚀影响要素温度升高缝隙腐蚀速度溶解氧浓度添加加剧流速添加降低加大pH值降低增大温度升高Cl-浓度加速 几何外形 合理设计在设计和施工上应防止呵斥缝隙构造如用焊接 替代铆接或螺栓衔接、容

8、器防止锐角或静滞区等 电化学维护 合理选择耐蚀性资料黑色金属资料含有Cr、Mo、 Ni、N等有效元素能有效抗缝 隙腐蚀，适宜选择耐蚀资料 是处理缝隙腐蚀的有效方法预防缝隙腐蚀的措施 一样点： 腐蚀开展阶段的机理一致孔蚀与缝隙腐蚀的比较不一样点发生条件特征电位腐蚀形状孔蚀是经过构成蚀孔闭塞电池加速腐蚀，必需在含有活性阴离子的介质中发生缝隙腐蚀开场即是闭塞电池作用，且闭塞程度较孔蚀大孔蚀的电位范围窄，原有的蚀孔可以开展，但不会产生新的蚀孔缝隙腐蚀电位范围宽，缝隙腐蚀即可以产生也可以生长缝隙腐蚀的蚀孔宽而广孔蚀的蚀孔那么窄而深v选择性腐蚀固体合金中有选择地溶解出其中一种元素的景象v 常见的是黄铜脱锌

9、v防止黄铜脱锌的方法v 采用脱锌敏感性低的资料如采用含锌较低的红黄铜或添加砷、锑v 磷等元素作为抑制剂v晶间腐蚀金属在特定的腐蚀介质中沿着资料的晶粒间界发生的腐v 蚀，它从金属的外表开场，沿晶界向内部开展，使晶粒v 间的结合力大大伤失以致资料的强度完全丧失v防止晶间腐蚀的措v 降低钢中C、N、P等有害杂质元素的含量；添加少量稳定元素Tiv 或Nb防止Cr23C6在晶界析出；采用固溶处置金属的腐蚀形状v应力腐蚀在应力和特定腐蚀介质共同作用下引起金属或合金的破裂 v控制应力腐蚀的措施v 采取如退炽热处置、喷砂、喷丸等手段降低或消除应力；改善运用条v 件，减少有害介质；选择适宜资料等v电偶腐蚀存在电

10、位差的异种金属在同一介质中接触时，电位较负的金属v 腐蚀加剧而电位较正的金属遭到维护的景象v防止电偶腐蚀方法v 尽量防止异种资料或合金相互接触，不可防止时不同部件之间最好绝v 缘；防止出现大阴极和小阳极；采用涂层、镀层、电化学维护等方法v磨损腐蚀腐蚀性流体与金属外表间的相对运动呵斥金属加速破坏的景象v控制磨损腐蚀的方法v 选择耐磨损资料、覆盖耐磨涂层、除去水中溶解氧、阴极维护等金属的腐蚀形状pH值的影响 水质对金属腐蚀的影响pH值与温度对铁腐蚀速率的影响天然淡水 pH值6.08.4海水 pH值7.08.4敞开式循环冷却水 pH值6.59.0pH值在4.39.0范围内，腐蚀主要要是氧的去极化作用

11、，pH影响不大，pH值低于5后，氢离子的阴极复原反响速度增大，金属溶解加剧 硬度适宜的钙、镁离子与酸根构成致密巩固的水垢减缓金属腐蚀 钙、镁离子浓度过高可构成多种垢，易呵斥垢下腐蚀 金属离子 碱金属离子根本不影响金属或合金的腐蚀 Cu、Ag、Pb等重金属离子以小阴极的方式在活泼金属外表析出构成微电池加速腐蚀 Zn2+对钢有缓蚀作用，Fe2+可维护铜合金管，而酸性溶液中的Fe3+那么促进腐蚀水质对金属腐蚀的影响 阴离子 阴离子在添加金属腐蚀方面的顺序是： ClO4-Cl-SO42-CH3COO-NO3- 尤其是卤素离子能穿透金属外表的钝化膜呵斥点蚀，硫 酸根离子只在硫酸盐 复原菌严重生长时加速腐

12、蚀 络合剂 与金属能构成可溶性络离子的络合剂可加速金属溶解 水质对金属腐蚀的影响氧蒸馏水中溶解氧含量对碳钢腐蚀速率的影响水质对金属腐蚀的影响 溶解氧 低浓度时溶解氧起去极化作用，这是水对碳钢产生腐蚀的主要缘由，超越一定浓度后，使碳钢外表构成钝化膜减小腐蚀，通常是在碱性溶液中发生这种情况，酸性溶液中那么总是加速腐蚀； 对于铜及其合金而言，在很软的水中当氧和二氧化碳含量高时铜的腐蚀加剧； 铝在水中有生成氧化膜的倾向，没有氧也是如此，但水中溶解氧可引起铝的点蚀。 水质对金属腐蚀的影响 二氧化碳 水质对金属腐蚀的影响水中二氧化碳含量对碳钢腐蚀速率的影响水中二氧化碳含量添加碳酸盐在水中化学平衡，不易构成

13、碳酸钙水垢，同时溶解的二氧化碳降低pH值导致氢的去极化和金属外表维护膜的溶解，相对氧而言，它的腐蚀要细微的多 氨 NH3+H2ONH4OH 4NH4OH+Cu2+Cu(NH3)42+4H2O 二氧化硫和氯气 二氧化硫降低pH值加速腐蚀 作为杀菌剂的氯气除降低pH值外还会呵斥 碳钢、不锈钢、铝等金属或合金的部分腐 蚀 水质对金属腐蚀的影响硫化氢 H2S全面腐蚀的特点 碳钢在250以下的H2S中根本不腐蚀。有水共存时腐蚀明显加剧 阳 极： FeFe2+2e 阴 极： 3H+3e3H吸附H吸附+H2 Fe2+S2- FeS 当系统中有氧气时，腐蚀产物中会混有黄色的硫磺；系统有CN-存在时，硫化铁与C

14、N-作用构成络合物，遇空气后那么转变成蓝色的铁氰化物水质对金属腐蚀的影响水质对金属腐蚀的影响硫化氢组成名称结构特性Fe(1+x)SMackanawite正方晶系质地疏松，最不稳定；易溶解Fe(1-x)SPyrrho ti te 磁黄铁矿六角晶系或单斜晶系P-型半导体，较难溶Fe3S4Greigite白铁矿不稳定FeS2Marcasite黄铁矿正交晶系-FeS2Kansite立方晶系P型或n型半导体，最难溶、最稳定Fe9S8Troilite陨硫铁立方晶系不稳定、易溶FeS-不稳定，较易溶解硫化铁腐蚀产物的组成和构造 硫化氢水质对金属腐蚀的影响 影响硫化氢腐蚀的要素 pH值pH值6时生成主要以Fe

15、(1-x)S为主的无维护性的膜，腐蚀速率很高，高pH值下以FeS2为主的具维护性的维护膜 暴露 时间初始腐蚀速度很高，随时间延伸，硫化铁腐蚀产物逐渐在钢铁外表堆积构成一层减轻钢腐蚀作用的保护膜，腐蚀速率趋于平稳 温度低温区域腐蚀速度随温度的升高而添加，温度继续升高腐蚀速率那么降低 浓度在蒸馏水中，其浓度低于1800ppm时，腐蚀速度随浓度的升高而添加，超越该浓度后，腐蚀速率变化不大，介质含其它成分规律较复杂 流速当硫化氢气体或溶液流速较大或处于湍流形状时，钢铁外表的硫化铁腐蚀产物受气、液冲刷而不能结实粘附，钢铁将不断以初始的高速度腐蚀 硫化氢呵斥的氢鼓泡及氢诱发破裂 碳钢尤其是强度较低的钢在H

16、2SH2O体系中钢铁外表能够出现氢鼓泡及平行轧制方向的氢诱发破裂。 水质对金属腐蚀的影响氢鼓泡机理表示图 氢鼓泡和氢诱发破裂都是由于吸收了初生态的氢，在钢材不延续的缺陷部位聚集，构成内部高压引起的，氢鼓泡需求临界H2S浓度，超越临界浓度后腐蚀产物是Fe9S8，它的氢过电位较高，促进氢向钢中浸透酸、碱、盐浓度 水质对金属腐蚀的影响酸非氧化性酸 酸浓度 腐蚀氧化性酸 腐蚀速率的变化碱稀碱溶液易构成不溶解的金属氢氧化物 腐蚀速率浓碱溶液金属氢氧化物溶解腐蚀水质对金属腐蚀的影响盐浓度 盐类浓度对碳钢0.06腐蚀的影响 流速 通常情况下流速添加可冲去金属外表的腐蚀、结垢，添加溶解氧的分散通量导致腐蚀加剧

17、 温度 水质对金属腐蚀的影响含溶解氧的淡水中温度对铁腐蚀速率的影响冷却水系统存在的腐蚀隐患腐蚀隐患金属材质未运用指定材质金属外表情况如外表粗糙区、折皱、裂痕、管壁上的微小缺陷等化学清洗破坏维护膜能够引起某些合金的晶间腐蚀呵斥氢脆加工、处置情况剩余应力可呵斥应力腐蚀开裂制造、焊接过程中可引入杂质金属装运或水压实验冷却水系统中常用的防护方法 选用适宜的资料 采用新型换热器几种新型换热器的比较添加缓蚀剂冷却水系统中常用的防护方法缓蚀膜类型及特点 缓蚀剂的作用机理 氧化型缓蚀剂-促使腐蚀金属的电位正移进入钝化区阻滞金属 的腐蚀 沉淀膜型蚀剂-与金属外表阳极部分溶解下来的金属离子生成 难溶化合物沉淀在阳

18、极区外表抑制阳极反响 吸附型缓蚀剂-大都含有N、O、S、P极性基团或不饱和键， 极性基团或不饱和键中的键与金属的亲合力 强，而非极性基是疏水的，这些有机物在金属 外表定向吸附后构成维护性吸附膜，阻止水分 和侵蚀性物质接近金属外表到达缓蚀作用。冷却水系统中常用的防护方法冷却水系统中常用缓蚀剂的特点种类优点缺点改进方法铬酸盐适用钢铁、铜、锌、铝及其合金，成膜迅速牢固，pH611，T3866，抑制微生物生长，价格便宜易造成环境污染和还原失效添加聚磷酸盐或有机磷，采用非铬系缓蚀剂或加强排污处理聚磷酸盐用量小，兼有缓蚀和阻垢作用，缓蚀效果好，无毒同时还原性物质对其无影响易水解，必须有足够的氧和钙离子才能

19、起缓蚀作用，易促进藻类的生长，对铜及其合金有侵蚀性与磷酸钙阻垢剂、铬酸盐、锌盐有机多元膦酸盐等联合使用亚硝酸盐价格便宜，适用非铬酸盐系缓蚀剂使用浓度高、促进微生物生长、有毒、可能被还原为氨使铜及其合金发生腐蚀冷却水系统中常用缓蚀剂的特点种类优点缺点改进方法硅酸盐价格低廉、操作容易、无毒、对钢铁、铜、锌、铝及其合金都有一定的保护作用建立保护膜时间长、缓蚀效果不理想、在硬度高的水中易生成难消除的水垢与聚磷酸盐、膦酸盐等复合使用钼酸盐缓蚀效果好、热稳定性高、不生成垢、无毒、投加剂量大、缓蚀性能不如铬酸盐和聚磷酸盐与葡萄糖酸钠或聚磷复配，开发磷钼聚合物为主的缓蚀阻垢剂钨酸盐无公害、缓蚀性能优于钼系和磷

20、系，对钢铁、紫铜、铜合金、铝、锌和合金等金属都有较好的缓蚀作用，耐氯腐蚀具有低氧化性，单独使用时加药量大与阻垢剂、高分子聚合物钨系杂多酸等复配使用冷却水系统中常用缓蚀剂的特点种类优点缺点改进方法锌盐价格低廉、成膜迅速，与其它缓蚀剂联合使用可保持两种缓蚀剂的优越性单一使用缓蚀作用差、有毒、能生成氢氧化锌沉淀被消耗，且随pH值的增大而加剧与以共聚物为主的锌盐稳定剂共同使用有机多元膦酸在水中不易水解，同时具有缓蚀和阻垢作用，与其它水处理剂复合使用效果更理想价格高、对铜及其合金具有侵蚀性芳香族唑类对铜及其合金高效、能耐受氯的氧化作用冷却水系统中常用缓蚀剂的特点种类优点缺点改进方法铝系缓蚀剂低浓度对静态

21、、流动两条件下均有良好的缓蚀作用，无公害、价格低廉易水解降低系统pH值与含SN的化合物配合使用能显著改善缓蚀效果有机胺类缓蚀剂用量小、缓蚀效率高价格高、含盐量高的水中缓蚀性能下降复配时缓蚀效果更佳 电化学维护 使金属构件极化到免蚀区或钝化区而得到维护 防腐涂料覆盖法 在金属换热器的传热外表涂上防腐涂料，构成一层延续的、 结实附着的薄膜是金属于冷却水隔绝，防止遭到腐蚀 提高溶液的pH值冷却水系统中常用的防护方法微生物腐蚀冷却水中微生物种类细菌真菌藻类产粘泥细菌铁堆积细菌产酸细菌产硫化物细菌绿藻蓝藻硅藻裸藻冷却水系统中常见真菌及危害微生物腐蚀冷却水系统中常见细菌及危害微生物腐蚀冷却水系统中常见藻类

22、及危害微生物腐蚀 厌氧腐蚀 硫酸盐复原菌是微生物中对金属腐蚀影响最大的细菌，因此厌氧腐蚀多指硫酸盐复原菌的腐蚀微生物腐蚀机理硫酸盐复原菌腐蚀图解 好氧腐蚀 腐蚀性好氧菌主要是铁细菌、硫氧化菌和腐生菌及其他一些真菌，依托Fe2+氧化Fe3+时释放的能量维持新陈代谢微生物腐蚀机理铁细菌经过锈瘤建立氧浓差腐蚀电池引起钢铁腐蚀表示图 黏稠性生物膜引起的腐蚀 固着在金属外表的细菌排泄黏稠性分泌物，它们吸附黏土、垢 物、腐蚀质、碎片等在设备外表构成生物膜，此类细菌具有耗 氧特性使金属外表构成氧浓差或其浓差电池呵斥腐蚀 其他微生物引起的腐蚀 微生物腐蚀机理 循环冷却水中微生物的控制目的微生物腐蚀的控制监测项

23、目控制指标黏液异氧菌105个/L真菌10个/L硫酸盐还原菌102个/L铁细菌不锈钢黄铜纯铜硬铝碳钢控制水质 尽能够防止走漏、加强原水前处置、添 加杀生剂、防止阳光照射等采取维护措施 涂覆防腐杀生涂料、进展阴极维护等工艺介质泄漏后的危害工艺介质走漏后的腐蚀与控制在金属外表构成油膜降低设备换热效果妨碍缓蚀剂、阻垢剂效能的正常发扬为微生物提供营养，添加控制微生物难度 添加循环水耗氧量，促进厌氧菌生长，发明点蚀环境低pH值漂移及处置 循环水常见事故及处置缘由加酸过量加氯过量工艺介质走漏吸收二氧化硫后果腐蚀速率上升污垢生成措施提高pH值pH200mg/L在线监测无线报警油水分离南京炼油厂LJY-1抚顺石

24、化浓度高在线监测无用户国内外已有的漏油监测仪器水处置工艺的开展方向和先进的监测技术耐蚀金属资料的选择 资料选取的原那么 1.必需清楚设备的任务条件即设备所处介质、温度及压力 a)介质情况包括流速、相态、pH值、电导率、浓度及所含杂质、氧化复原性、能够的腐蚀产物等； b)温度包括平均温度、温度的变化范围和变化速度； c)压力高时对资料的强度及耐蚀性要求提高 2.对冷却水系统除要求导热性能外，操作工艺条件下的耐蚀性也是必需思索的要素； 3.工艺的特许要求 4.资料的物理机械性能常用耐蚀资料性能比较种类种类CSiMnCrNiSP其它其它3040.081.002.0018.00-20.008.00-1

25、0.500.030.035304L0.031.002.0018.00-20.008.00-12.000.030.0353160.081.002.0016.00-18.0010.00-14.000.030.0452.0-3.0Mo316L0.031.002.0016.00-18.0010.00-14.000.030.0452.0-3.0Mo3170.081.002.0018.00-20.0011.00-15.000.030.0453.0-4.0Mo317L317L0.030.031.001.002.002.0018.00-20.0018.00-20.0011.00-15.0011.00-15.0

26、00.030.030.0450.0453.0-3.0-4.0Mo4.0Mo常用耐蚀资料性能比较种类种类状态状态 力学性能力学性能产品型式产品型式b bs s/MPa/ 304退火退火57929055厚板、薄板、带材、棒材、钢丝厚板、薄板、带材、棒材、钢丝固溶退火固溶退火51720735管材管材304L退火（薄板）退火（薄板）55826955厚板、薄板、带材、棒材厚板、薄板、带材、棒材固溶退火固溶退火48317335管材管材退火退火483-40厚板、薄板、带材厚板、薄板、带材固溶退火固溶退火723-35管材管材种类种类状态状态 力学性能力学性能产品型式产品型式b bs s/MPa/ 316退火（

27、薄板）退火（薄板）57929050厚板、薄板、带材、钢丝厚板、薄板、带材、钢丝退火退火硬化硬化5178622076214010厚板、薄板、带材厚板、薄板、带材厚板、薄板、带材厚板、薄板、带材固溶退火固溶退火51720735管材管材316L退火（薄板）退火（薄板）55829050厚板、薄板、带材、棒材厚板、薄板、带材、棒材固溶退火固溶退火48317335管材管材317退火（薄板）退火（薄板）62127645厚板、薄板、带材、棒材厚板、薄板、带材、棒材317L退火（薄板）退火（薄板）59326255厚板、薄板、管材厚板、薄板、管材退火（厚板）退火（厚板）58624155厚板、薄板、管材厚板、薄板、管材常用耐蚀资料性能比较 资料中提高耐蚀性的主要元素 Cr：少量各能提高钢抗H2S、NH3、CO2、H2O、HNO3、高温 高压H2、大气、海水腐蚀的才干，但不能提高抗碱、氯化 物和硝酸盐腐蚀的才干 Ni：提高钢对酸、碱、海水、大气及抗腐蚀疲劳的才干，但不 利于抗H2S腐蚀 Mo：提高抗H2S、NH3、CO2、H2O、高温高压H2和弱复原性酸 腐蚀的才干 Al：炼钢中用于脱氧和细化晶粒，提高钢对大气、NH3-CO2- H2O、H2S系统、氧化性介质及高温炉气中的抗腐蚀才干 Ti：提高抗高温高压