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循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中影響腐蝕速度的因素

時間:2020-10-29瀏覽量:
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(huán)境之間的化學或電化學反應而引起材料的破壞及其性質(zhì)的惡化變質(zhì)叫腐蝕。根據(jù)反應機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕,根據(jù)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(huán)境之間的化學或電化學反應而引起金屬的破壞現(xiàn)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(tǒng)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(huán)冷卻水系統(tǒng)中引起的危害,除了使系統(tǒng)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(zhì)的污染或造成計劃外的停車事故。
另外由于腐蝕產(chǎn)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(tǒng)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(nèi),但發(fā)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(chǎn)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(huán)水而言溫度在80℃以內(nèi),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(tài)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(qū)內(nèi)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(zhuǎn)為湍流,開始時,腐蝕速度會劇增。
對加有緩蝕劑的系統(tǒng),流速有著不同的作用,水的流速在一定范圍內(nèi)(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--42-4-
(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(nèi)。
(8)微生物
冷卻水中的微生物,特別是一些能產(chǎn)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(chǎn)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(tài)
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。

來源:環(huán)保水處理