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冷却水中金属腐蚀的影响因素

2016/12/13

冷却水中金属腐蚀的影响因素

不同冷却水系统中金属的腐蚀形态和腐蚀速度是不同的，为此，需要了解冷却水系统中影响腐蚀的各种因素，知道那些因素是促进腐蚀的，哪些因素是可以抑制腐蚀的，从而设法避开不利的因素，利用有利的因素，以减轻和防止冷却水中金属设备的腐蚀。

冷却水中金属换热设备腐蚀的影响因素很多，概括起来可分为化学因素、物理因素和微生物因素。下面为大家简单介绍一下化学因素和物理因素。

一、PH值
冷却水的PH值对于金属腐蚀速度的影响往往取决于金属的氧化物在水中的溶解度对PH值的依赖关系。因为金属的耐蚀性能与其表面上的氧化膜的性能密切相关。
有些金属的氧化物既溶于酸性水溶液中，又溶于碱性水溶液中。这些氧化物被称为两性氧化物，而这些金属则被称为两性金属，这些金属在中间的PH值范围内具有最高的腐蚀稳定性。

二、阴离子
金属的腐蚀速度与水中阴离子的种类有密切的关系。水中不同的阴郭在增加金属腐速度方面具有以下的顺序
NO₃^-<CH₃COO^-<SO^2-₄<Cl^-<ClO^-₄
冷却水中的Cl^-_、Br^-、I^-、SO^2-₄等活性离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，增加其腐蚀反应的阳极过程速度，引起金属的局部腐蚀。

水中的铬酸根、亚硝酸根、钼酸根、硅酸根和磷酸根等阴离子则对钢有缓蚀作用，其盐类是一些常用的冷却水缓蚀剂。

络合剂

络合剂又称配体。冷却水中常遇到的络合剂有：NH₃、CN^-、EDTA和ATMP等。它们能与水中的金属离子（例如铜离子）生成可溶性的络合离子（配离子），使水中金属离子的游离浓度降低，金属的电极电位降低（向负值方向移动），从而使金属的腐蚀速度增加。例如，冷却水中有氨存在，由于它能与铜离子生成稳定的四氨合铜络离子Cu(NH)²⁺₄而使铜加速溶解。

硬度
水中钙离子浓度和镁离子浓度之各称为水的硬度。钙、镁离子浓度过高时，则会与水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸钙、磷酸钙和硅酸镁垢，引起垢下腐蚀。

金属离子
冷却水中的金属离子对腐蚀的影响大致有以下几中情况。
冷却水中的碱金属离子，例如钠离子和钾离子，对金属和合金腐蚀速度明显的或直接的影响。
铜、银、铅等重金属离子在冷却水中对钢、铝、镁这几种常用的金属起有害作用。水中的这些重金属离子通过转换作用，以一个个小阴极的形式析出在比它们活泼的基体金属的表面，形成一个个微电池而引起基体金属的腐蚀。
锌离子在冷却水中对钢有缓蚀作用，国此锌盐被广泛用作冷却水缓蚀剂。

溶解的气体
氧在中性水中包括工业冷却水中对一些金属的腐蚀起重要的作用。在腐蚀着的金属表面上，它起着阴极去极化的作用，促进金属的腐蚀。除去氧后，水就变成没有腐蚀性了。
二氧化碳溶冷却水中，生成碳酸或碳酸氧盐，使水的PH值下降。水的酸性增加，将有助于氢的析出和金属表面膜的溶解破坏。没有氧存在时，溶解状态二氧化碳的存在会引起钢和铜的腐蚀，但不会引起铝的腐蚀。

温度
一般地讲，金属的腐蚀速度附温度的增加而增加。
温度的升高，水中物质的扩散系数增大，而电极反应的过电位和溶液的粘度减小。扩散系数增大，能使更多的溶解氧扩散到腐蚀金属 阴极区。过电位的降低可使氧或氢离子的阴极还原过程和金属的阳极溶解过程回事。这些都使金属的腐蚀速度增加。另一方面，温度升高会使氧在水中的溶解度降低，从而使金属的腐蚀速度降低。

上面这些情况的发生，会使循环冷却水中产生水垢，并加速对管材的腐蚀，无机盐类的沉积称为"垢"，它有固定晶格，比较硬，其主要成份为Ca3(PO4)2、CaCO3、SiO2，镁盐和铁的氧化物。而有机物、菌类、藻类、悬浮物等称为"污"，即水中呈胶体状的粘泥。它比较软，无固定形态。

水中的钙、镁离子与碳酸根、磷酸根等结合生成难溶的小晶体，这些小晶体不断碰撞并按一定的方向增长变成大晶体。水中的钙、镁盐晶体及其不溶性微粒同时受到两个力的作用，即与管壁上的水垢结合生成体积更大的垢的结晶力和水流的剪切力，当结晶力较大时便易使垢增长，当结晶力较小时（如加入阻垢剂后）或剪切力较大（如水流速较大的部位）时，垢无法增厚，水中的微粒只能以水渣的形式被水冲走。 ⑴增溶机理 

有些阻垢剂能与水中的钙镁离子形成比碳酸钙等难溶盐更稳定的可溶解于水的络合物，使钙、镁无法形成碳酸钙等小晶体。这种阻垢剂不但能阻垢，若浓度达到一定程度，还能起到除垢的作用。 ⑵晶格畸变的机理 

阻垢剂的活性基团与碳酸钙等晶体上的钙结合，由于阻垢剂分子的空间阻扰，使碳酸钙等难溶盐无法按正常的晶格方向增长，结晶力被削弱，垢变得松软，易被水流冲掉。 ⑶自解脱机理 

阻垢剂分子与难溶盐小晶体共同沉淀形成垢，由于阻垢剂分子破坏了垢的晶格顺序，垢之间的结晶力较弱，这种垢无法形成坚实的垢，只能形成软垢。随着软垢的增厚，受到水流的冲击力也增大，当冲击力大于结晶力时，软垢与阻垢剂分子一起脱落被水冲走。因此加了这种阻垢剂循环水只能结一层薄薄的水垢。 ⑷分散机理 

某些阻垢剂分子加入水中后能水解电离出高分子阴离子，这些阴离子能强烈地吸附在水中的各种微粒表面，使这些微粒都带负电荷。由于静电相斥力的作用，这些带负电荷的微粒无法碰撞生成大晶体，只能呈分散状态悬浮于水中。

文章来源：网络

参考资料：缓蚀阻垢剂  循环水阻垢剂  有机磷系列   COD去除剂  废水脱色剂

工业水处理技术   水处理药剂 水处理剂   阻垢剂  缓蚀剂 螯合分散剂 

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