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      循環冷卻水系統中影響腐蝕速度的因素

      【摘要】:
      一般的說法腐蝕的定義是材料(通常是金屬)和它所存在的環境之間的化學或電化學反應而引起材料的破壞及其性質的惡化變質叫腐蝕。根據反應機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕,根據形式可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。

          一般的說法腐蝕的定義是材料(通常是金屬)和它所存在的環境之間的化學或電化學反應而引起材料的破壞及其性質的惡化變質叫腐蝕。根據反應機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕,根據形式可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。

          所謂腐蝕,即金屬和它所存在的環境之間的化學或電化學反應而引起金屬的破壞現象。

      陽極反應是鐵的溶解過程:2Fe→2Fe2++4e

      陰極是氧的還原反應:O2+2H2O+4e→4OH-

          在冷卻水系統中,主要是吸氧腐蝕引起金屬的破壞。陽極反應在敞開式循環冷卻水系統中引起的危害,除了使系統的輸水管線、水冷設備的壽命減少及損害等直接的損失之外,還有由于腐蝕造成泄漏而引起工藝介質的污染或造成計劃外的停車事故。

          另外由于腐蝕產生的銹瘤,也會引起水冷器傳熱效率下降或管線阻礙。一般在冷卻水系統中,如不使用化學處理方法,碳鋼的腐蝕速率平均在70~150mg/dm2•d范圍之內,但發生點蝕的部位腐蝕速度可達到平均腐蝕率的2~10倍。

          影響腐蝕速度的因素有:

      1)溶解氧的濃度

      隨濃度增大,腐蝕率增加;但當達到一定極限時,高氧會使氧化物成為鈍化膜,降低腐蝕速度。

      2)pH值

      pH在4~10時,腐蝕由擴散過程控制腐蝕速度與pH關系不大,當pH小于4時,氧化膜被溶解,金屬表面與酸性溶液接觸,產生兩個去極化作用。

      氧的去極化 O2+4H++4e→2H2O

      氫的去極化 2H++2e→H2

      故電化學腐蝕加強,腐蝕速度加快。pH在10~13時,碳鋼表面pH值升高,氧的鈍化臨界濃度降低到6ppm,生成r-Fe2O3而鈍化腐蝕速度下降。pH>13時,鈍化膜被溶解,生成可溶性絡合物鐵酸鈉(NaFeO2)和亞鐵酸鈉(Na2FeO2)腐蝕速度又上升。

      3)溫度及熱負荷

      通常隨著溫度升高,腐蝕速度增加。溫度升高增加了反應速度和擴散速度,在氧濃度一定時,溫度每升高30℃腐蝕速度就增大一倍。對敞開式循環水而言溫度在80℃以內,溫度升高加快腐蝕,80℃以上腐蝕速度才開始下降。

      4)流速

      不加緩蝕劑水流速度對腐蝕速度影響較大,水的流動狀態強烈的影響著氧的擴散速度。

      水的流速大,使氧的極限擴散電流密度增大,腐蝕速度增大,在層流區內腐蝕速度隨流速增加而緩慢上升。當流速達到V臨時,從層流轉為湍流,開始時,腐蝕速度會劇增。

      對加有緩蝕劑的系統,流速有著不同的作用,水的流速在一定范圍內(如在1米/秒左右)會對緩蝕有利,流速增加,緩蝕劑容易到達金屬表面,可沖走污泥防止局部垢下腐蝕,水的流速應盡可能大一些,殼程水冷器在0.5米/秒以上為好,管程在1米/秒左右。

      5)含鹽量

      隨著鹽類濃度增加,水的電導率增大,腐蝕速度上升。

      6)陰離子

      水中陰離子的存在,會加速腐蝕速度,氯離子的存在會對不銹鋼引起點蝕或應力腐蝕的破裂。在增加金屬溶解速度方面,不同離子有著不同的影響,其順序為NO3-<Cl-<SO42-<ClO4-

      7)懸浮物

      水中懸浮固體的增加會加大腐蝕速度。懸浮物的沉淀還會引起沉積物下的氧濃差電池腐蝕,使局部腐蝕加快,懸浮物沉積還會阻礙緩蝕劑到達金屬表面,從而影響緩蝕劑的緩蝕效果。濁度應控制在10PPm以內。

      8)微生物

      冷卻水中的微生物,特別是一些能產生粘泥的微生物在金屬表面沉積,引起垢下腐蝕。同時一些微生物的新陳代謝過程也參與了電化學過程,促使腐蝕加速。

      9)腐蝕性溶解氣體

      硫化氫等氣體的溶解會促進碳鋼腐蝕,氨的溶解會形成銅氨絡合離子,促進銅的腐蝕,二氧化碳的溶解,會增加陰極氫去極化作用,加速腐蝕過程。

      10)金屬材料

      金屬材料的不均勻性會使金屬的各表面部分的電極電位值不同而產生電位差引起腐蝕,金屬材料的組分不同也影響到其耐蝕性。

      11)金屬表面狀態

      金屬表面光潔度也影響到金屬腐蝕速度,不光滑的表面比磨光的金屬表面容易腐蝕。

       

       

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