低硬度循环冷却水对管道系统的腐蚀性探讨

1、 本文由aqina贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 3 卷 第 12 期 1 2010 年 12 月 腐蚀与防护 C O R R O I( N & P O T EC T I S R ()N V oL 3 1 N o .1 2 块 ee幻b er 2 0 10 以 低硬度循环冷却水对管道系统的腐蚀性探讨 杨培燕 , 张继恒2, 顾宝珊, , 董小冬2, 刘汝平, , 杨国贤, 1 ( . 中国钢研科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室,北京 10 08 ; 0 1 2. 廊坊天海高压容器有限公司,廊坊 65 0 ) 摘

2、 要: 水处理常用的几项水质指数和挂片失重试验以及电化学试验结果表明, 用高碱性低硬度水作为循环冷却系 统的补充水源 ,对碳钢具有较强的腐蚀性,是造成循环水管道腐蚀失效的主要原因 并提出了具体的防护措施 关键词 : 低硬度水;循环冷却系统;腐蚀 ;机理 中图分类号: T G 172.5 文献标识码: A 文章编号: 1005一 748X (2010)12一 0981一 03 O C n ! sio n P r p rtie o f L o w C aleiu o e s m H a川 n e s C ir u latin g C o ?g s c In w 自 o 妙 n i P lx Y A

3、 N G P ei yan , Z H A N G Ji hen扩, G U B ao shan, , I刃N G X i - dongZ, LIU R u pi 一 一 ao - n扩, Y A N G G uo x an -i Z (2. N ati a l Enginee五 L bor tory for A dv eed c ati on 蜡a a n a o ngs T eehn l y of M et 呱 te五 Chi Ir n a s eel R ese reh o 叩 al al, na o t a n tute G roup , 氏 ii 100081, C i 2. U n

4、g ang T i I sti jn g h na; l anH a H igh Pr ssure C ntai C . , L td , 肠 ngla g 065000 , C i i e o ner o . n h na) A b str c a t : T h e w t qu a i ind ex s of w ter t e t ent an d the resu l of ha 略m g plate tests an d el o ehe a e r l ty e a ra m ts eetr n u h ar ness w ater had h i h eor d g o r e

5、al tests sh ow ed that th e l w ealeiu o n r si ty t th e ea b n steel pipes o f th e ei l at 馆 w ater i v o r o reu i s邓tem s, w i w s the m i r ason c usi明 pipe c rr si of ci ul ng co l崛 s邓t二 T he spec f e n teeti h c a h a n e a o o on c r ati o i ii r o ve m ea su res w ere Pr p se己 o o K e y w

6、o川s: l w c l u o a ei m h ar n ess w ter; ei l n g eo oli syste ; eo r osi ; m e eh a比sm d a reu ati ng m on 0 引言 工业冷却水循环后, 虽然大幅度地节约了用水 循环水系统中, 最可能出现的问题就是结垢和 腐蚀问题, 因此必须先对循环冷却水进行水质分析, 主要考虑 pH 值 # 钙硬度 # 总碱度 # 水温 # 总溶解度五 个重要因素, 判断水质的基本依据采用饱和指数 L .5.1和稳定指数 R .S.L , 分析方法参考文献阁 1.1 挂片试验 量 , 但从技术和管理上对设备运营提

7、出了更高的要 求 如果腐蚀 # 结垢和生物污垢 等问题不及时认识 解决 , 采用循环水冷却运行后的经 济效益不仅不能 充分发挥 , 而且将 给企业带来许多危害 j l 某压力 容器有限公司是一家生产高压容器 的厂家 , 该公司 在 B 地区和 L 地区有两个生产基地 , 两个生产基地 用挂片失重试验测定水样的腐蚀性 试片为 2 Q 35一 的标准 腐蚀试 片 (40 m m X 20 r B n X 3. 5 的循环水管道材质基本相同, L 地区的设备 2008 年 m m ) , 试验时每个容器内挂三个试片, 计算平均腐 蚀速率 试验介质为 B 地 区和 L 地 区工厂现场采 集水样, 常压

8、开 口条件 , 试验温 度为(4 士1 ! , 悬 0 ) 初投人使用,管道使用 7 个月, 进行维护检修时发现 循环水管路发生 了较严重 的腐蚀 , 而 B 地区的设备 使用 5 年以上 , 没有明显腐蚀现象发生 挂时间分为 4 个周期 第 1 周期后取出挂片试样, 自来水冲洗, 然后用尼龙刷子去除试样表面的腐蚀 产物, 干燥后称量 计算试片的腐蚀速率, 然后继续 放入溶液中进行第 2 周期 的试验 , 依次类推 第 1 周期为 5 天 , 第 2 周期为 1 天 , 第 3 周期为 1 天 , 0 5 第 4 周期为 2 天 , 每周期更换一次溶液 0 1.2 电化学 试验 本工作对该管道

9、的腐蚀机理的进行了研究和探 讨, 在此基础上对今后如何减少 或防止此类腐蚀 的 发生提出了建议 1 试 验方法 采用同种材料三 电极体系进行线性极化 , 用 自 收稿 日 :2010一 16;修订 日 :2010一9一 期 08一 期 25 联 系人 :杨 培燕 , y n 元 n 00 1 6.c m ag r2 5 a 2 o 凝牙托 粉封 装 Q 23 一 钢试 片, 暴 露面积 为 1. 0 5 c时 ;使用 同材 # 同形 # 同大的材料制成研究 电极 # 辅 98 1 杨培燕等:低硬度循环冷却水对管道系统的腐蚀性探讨 助电极和参比电极, 三支电极呈等边三角形排列, 组 成同种材料三

10、电极系统 ;试验温度为 4 ! , 试验 l s 0 介质为 B 地区和 L 地区工厂现场采集水样 三电 当 L.5.1一 时, 既不析出垢, 也不发生腐蚀; 当L .5.1> 时, 倾向于结垢析出 L 值越大, 结垢的倾向也越大 极系统浸泡在试验介质中, 电极与金属腐蚀测试仪 的对应接头连接, 并使用定时巡回数据记录仪打印 记录研究电极的极化 电流, 通过测定极化 电流的变 当L .5. 1< o 时, 即水具有腐蚀性性, L 值越 小,水的腐蚀性越强 当R .5. 1一6 时, 水 中的 C aC 认 处 于平 衡状 化, 确定极化阻力和腐蚀速率 态, 既不结垢, 也不腐蚀 当

11、R .5 .1< 6 时, 形成水垢, R 越小, 水越不稳 定 ,结垢倾 向越严重 ; 2 结果与讨论 2.1 循环水水质特点 当R .S .J> 6 时, 出现腐蚀, R 越大, 腐蚀的倾 向越严重 表 2 结果可见 , L 地 区水样 L .5 .1< O , 可 以判 两个生产基地 的循环冷却水系统均为敞开式 , L 地区生产基地 的补充水源为当地 自来水 , B 地 区 生产基地的补充水源为厂内深井水, 表 1 是 L 地 区 水样和 B 地 区水样 的水质全分析结果摘要 , 其中硬 度# 碱度均以 C aC O 计 表 1 现场采集水样水质检测结果 检测项目 定为

12、腐蚀性水质;而 B 地 区水样 L .5.1> , 为结垢 性水质 工地区水样 R .5.1> 7.5 属于严重腐蚀性 之 水质 ;B 地区水 样 R .5. 1一6.0一7. , 水质基本稳 定 , 可能微量结垢或腐蚀 从表 1 中 L 地 区和 B 地 区两 生产基地补充水 源的水质分析数据可 以看 出, L 地 区补充水 的总硬 度远远小于 B 地 区补充水 , 而 L 地 区补充水的 pH L 地区 水样 B 地区 水样 溶解总固 体,m g/L 氯离子,m 盯L 硫酸 盐,m g/L 值较高,属于高碱性低硬度水质, 这种水质是一种腐 蚀性很强的水质 2.2 静态浸泡试验

13、静态浸泡试验后 , 试样均表 面不同程度的粘附 钙,m g/L 镁,m /L g 总 n /L 铁,r g 49. 1 8.47 又 102 pH 值 电导率,拜 r / sm 溶解氧,m g/L 总硬 g /L 度,m 着红棕色 %锈泥 &, 浸泡溶液底部有红棕色沉积物 ,该 沉积物是水样中溶解固体 # 悬浮物和胶体颗粒被腐 蚀产物 F e + 混凝而产生的絮凝体 表 3 可 以看 出,碳钢在两种介质 中, 随着浸泡时 间的延长 , 腐蚀速率都有所下降 ,但在第四周期又都 出现 了上升;在各个周期 中, 碳 钢在 IJ地 区水样 中 的腐蚀速率都要略高于 B 地区水样 表3 水样 L

14、 地区 B 地区 通过以上水质检测数据 , 在系数换算表 中川查 出相应的 A # # # 的值, 利用式(1 计算出 P H # B C D ) : P H s = (9.7 + A + B ) 一 (C + D ) (1) 式中: H #为水 的碳酸钙饱和平衡时的 pH 值 ;A 为 P 总溶解固体系数 ;B 为温度系数 ;C 为钙硬度 系数 ; D 为总碱度系数 确定 PH #后可用饱和指数和稳定指数计算公 式 : .5.1一pH 一P H :, R .5.1一 2( H # L P )一pH 分 别计算 出饱和指数 L .5. 1 和稳定指数 R .5 .1.阁 , 计算结果如表 2

15、表 Z B 和 L 两地区水样饱和指数计算结果 温 度 35 ! 碳钢浸泡在不 同水质 中各周期的 平均腐蚀速率比较 第1周期 (酬h ?耐 ) 第4周期 第2 周 期 第 3周期 电化学试验 从图 1 极化 曲线可以看 出试样在 L 地 区水样 A B C D 04 P阶 . L 胶 I R .S I . 一0.16 8 56 中一段时间后 的腐蚀 电流 密度要高 于 B 地 区水样 的, 这与静态浸泡试验数据结果是一致 的 从试验 88 后试样 的腐蚀形貌上观察 (图 2 # 3), B 地区水样 图 中的腐蚀形貌以均匀腐蚀为主, 而 L 地 区水样 的腐 蚀形貌主要是局部腐蚀 , 局部腐

16、蚀 的危 害要远远大 于均匀腐蚀 根据饱和指数和稳定指数可对水的特性进行判 断 2 98 2 ? 杨培燕等:低硬度循环冷却水对管道系统的腐蚀性探讨 0 习4 0 飞 . #? 哎 N 日 u L I # # # 常的电解质一样, 能有利于腐蚀过程的电荷迁移, 从 而促进金属的腐蚀 另外 , 由于局部结垢的存在, 易 形成垢下腐蚀, 造成穿孔等严重的局部腐蚀, 危害较 大 当水中的硬度较大时, 形成较完整的结垢层, 随 0.30 0 L 地区水样 0 . 20 0 0 一 10 0 U 八 了 尸 缺 义! 户 丫 欢: 空竺 , . d.n 甘 6 U2日 0洲 1州 ? 着水中碱度的增加,

17、碳钢氧腐蚀速度逐渐下降 通过以上数据和分析可以看出, L 地区补充水 . B 地区水样 J 1 卜 l 口 . 汀 一U , n 压 . 口 O U 艺n 是属于高碱度低硬度的水, 很难在金属表面生成完 整的沉淀保护膜, 且水中电解质及水的流动具有很 图 1 碳钢在 B 和 L 两地水样中腐蚀电流密度随时间 的变化曲线 强的去极化作用, 所以显示较大腐蚀性, 而 B 地区 补充水的硬度和碱度都要远高于L 地区 3 结论与建议 水质分析 # 电化学测试法和失重法测得的结果 是一致的, 即相对 B 地区循环水系统的补充水而 言, L 地区的补充水由于硬度较低 # 碱度较高具有较 强的腐蚀性, 因而

18、表现为 L 地区生产基地循环水管 道腐蚀问题比较突出 因此建议加强水质管理, 严 图Z L 地区水样中电化学试验 161 h 后的试样 格控制有关指标符合工艺规定要求, 调整水质, 适当 提高水的硬度, 减缓腐蚀反应速度 参考文献 : 1 ? 吴玉兰. 循环冷却水质的研究 ( ?, 辽宁:东北大学 , D 2 00 6 :8一 9 , 20 . 2 周本省. 工业水处理技术 ( ? 北京 :化学工业出版 M . 社, 1997:41一44. 3 中国腐蚀与防护学会. 腐蚀试验方法与防腐蚀检测技 术仁 . 北京:化学工业出版社, 1 9 :3& 明 96 图 3 B 地区水样中电化学试验 16 h 后的试样 1 4 王晓伟. 低硬度循环冷却水系统碳钢防腐蚀的研究 仁 . 武汉:武汉大学,2003:1 ? 明 1 节. 开 令J 冲 书 遨冲 甲 中, j 冲 甲闷 冲叭乙 冲, J 冲 , # . 开乍月产 个J 口尸入 冲叭J 丹刃明曰 , 月 明卜 L 曰明阁 个个闷沂 , 月 循环水系统中腐蚀机理讨论 在敞开式循环冷却水系统中, 由于冷却水与大 气在冷却塔 内充分接触, 因此水 中的溶解氧处于饱 和状态 溶解氧是 阴极 的去极 化剂 , 它的存在会加 (上接第 980 页) 从工业应用情况来看, LX 3O32