工业水处理技术_第5章循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制
循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制资料
金属相对面积 （面积效应）
腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。 不同金属：镍-钢结合时，镍为阴极。采用管-管板连接，钢-镍则腐蚀 加剧 镍-钢增腐蚀小得多。 同一金属：钝化膜破坏。（点蚀）
流速
一般情况下流速增加使腐蚀速度增加。在高流速区域，层流区的厚度减 少，
孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着 一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。互 相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系 。在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等。 此时，阳极反应释放出的电子恰好为阴极反应所消耗，金属表面 没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。
二、 影响腐蚀的因素
pH值
pH值对金属腐蚀速度的影响取决于该金属的氧化物在水中的 溶解度对pH值的依赖关系。
温度: 22OC 腐 蚀 率
13 10
7
4
P
H
腐蚀和PH的关系
阴离子
金属的腐蚀速度与水中阴离子的种类有密切 关系。
NO3- ＜ CH3COO-＜ SO4-＜Cl- ＜ClO4-
冷却水中的Cl-、Br-、I-、 SO4-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，曾加其腐蚀的阳极过程的速度，引起金属的 局部腐蚀。
氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。 高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。
不同金属 不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀
的驱动力是金属间的电位差，电偶中的阳极腐蚀。（阴极保 护） 冶金学方面
金属的均匀性：非均相金属的夹杂区、晶粒结构的金属 化合物上的夹杂区
循环冷却水处理腐蚀及其控制PPT
腐蚀严重时会导致设备穿孔、 破裂等安全事故，危及人员和
设备安全。
03
循环冷却水处理腐蚀控制方法
缓蚀剂的应用
01
02
03
缓蚀剂种类
根据化学成分和作用机理 ，缓蚀剂可分为无机缓蚀 剂、有机缓蚀剂和复合缓 蚀剂。
缓蚀剂选择
选择合适的缓蚀剂需要考 虑水质条件、系统材质和 运行工况等因素，以达到 最佳的防腐效果。
循环冷却水的特点
循环冷却水具有高浓缩倍数、高 硬度和高盐度等特点，同时在使 用过程中会受到不同程度的污染 和腐蚀。
循环冷却水处理的重要性
防止腐蚀和结垢
循环冷却水处理可以有效防止设 备和管道的腐蚀和结垢，延长设 备使用寿命，降低维修和更换成
本。
提高冷却效率
通过有效的循环冷却水处理，可以 保持系统高效运行，提高冷却效率 ，从而降低能源消耗和生产成本。
04
循环冷却水处理腐蚀控制案例分析
案例一
总结词
全面优化方案
详细描述
该化工厂的循环冷却水处理系统面临着严重的腐蚀问题。通过采用全面的优化方案，包括水质稳定剂 、缓蚀剂和杀菌剂的联合使用，成功地控制了腐蚀速率，延长了设备使用寿命，并提高了冷却效率。
案例二：某电厂循环冷却水处理系统腐蚀控制
总结词
新型防腐材料应用
腐蚀的类型
根据腐蚀发生的机理，可以分为化学 腐蚀和电化学腐蚀两类。
循环冷却水处理中腐蚀的原因
水中溶解氧
水中的溶解氧可以与金属发 生氧化还原反应Байду номын сангаас导致金属 腐蚀。
水质硬度
硬水中的钙、镁等离子可以 在金属表面形成沉淀，引起 垢下腐蚀。
pH值
水质的pH值过低或过高都会 加速金属的腐蚀。
循环水系统中金属的腐蚀及其控制
种： （1） 添加缓蚀剂； （2） 提高冷却水的pH值； （3） 选用耐蚀材料制造的换热器； （4） 用防腐阻垢材料涂覆。 一、添加缓蚀剂
循环冷却水系统中控制金属腐蚀的第一种方法是向冷却水系统中添加缓 蚀剂。 （一）缓蚀剂和缓蚀率
毒性大，故对它的排放已有很严格的要求。人们在寻找铬酸盐的代用品
时，对钼酸盐复合缓蚀剂的研究工作取得了进展。
（5）开发低磷和非磷的缓蚀剂和水处理剂 膦酸盐类缓蚀剂和水处理
剂本身虽属于无毒或低毒的水处理剂，但它们会造成水体的富营养化，
故被列为第二类污染物。当它们排放入蓄水性河流和封闭性水域时，
种能使锌盐和聚磷酸盐稳定在冷却水中的稳定剂，例如某些共聚物。
（3）开发耐氯的缓蚀剂 氯是控制冷却水中微生物生长最有效而又廉
价的杀生剂。有些有机缓蚀剂（例如巯基苯并噻唑）不能耐受氯的氧化
而破坏。为此人们正在开发一些更耐氯的缓蚀剂。
（4）开发无毒或低毒的缓蚀剂 随着全球对环境保护的重视，人们发
现铬酸盐及其复合冷却水缓蚀剂虽然是一种最有效的缓蚀剂，但由于其
按用途的不同，可以把缓蚀剂分为冷却水缓蚀剂、油气井缓蚀剂、 酸洗缓蚀剂、锅炉水缓蚀剂等。
按化学组成，可把缓蚀剂分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。 按使用时的相态，可把缓蚀剂分为气相缓蚀剂、液相缓蚀剂和固相 缓蚀剂。 按被保护金属的种类，可以把缓蚀剂分为钢铁缓蚀剂、铜及铜合金 缓蚀剂、铝及铝合金缓蚀剂等。用缓蚀剂控制冷却水中金属的腐蚀时， 应该根据冷却水系统中换热器的材质，选用相应金属的缓蚀剂作为冷却
从以上的讨论可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过程中的阳 极反应和阴极反应两者中的任意一个电极反应的速度，则另一个电极反 应的速度也会随之而受到控制，从而使整个腐蚀过程的速度受到控制。
工业水处理培训循环水的腐蚀及其控制剖析
冷却水系统的腐蚀及控制目录1、金属腐蚀的基本知识2、循环冷却水系统的腐蚀因素3、循环冷却水系统的腐蚀控制（缓蚀）1、金属腐蚀的基本知识由于和周围介质相作用，使材料（通常是金属）遭受破坏或使材料性能恶化的过程称为腐蚀。
腐蚀是一种电化学过程，通过腐蚀，一种金属可以恢复到原来自然的状态。
例如：铁的腐蚀过程即是由铁回复到赤铁矿（FeO）,磁铁矿（Fe a C4）的状态。
1.1全面腐蚀和局部腐蚀在水中金属的腐蚀是电化学腐蚀，电化学腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀即均匀腐蚀，腐蚀在金属表面上基本均匀地进行。
这种腐蚀不易造成穿孔，腐蚀产物氧化铁可以在整个金属表面上形成，在一定的情况下有保护作用，但也可能形成严重的污垢。
当腐蚀集中于金属表面的某些部位时，称为局部腐蚀。
局部腐蚀的速度很快，往往在早期就可以使材料腐蚀穿孔或龟裂，所以危害性很大。
垢下腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀等均属局部腐蚀。
全面腐蚀的阴阳极并不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。
局部腐蚀的阴极阳极互相分离，阴极面积大于阳极面积，但阳极电位小于阴极电位，腐蚀产物无保护作用。
1.2金属腐蚀的电化学过程，碳钢在冷却水中的腐蚀机理金属的腐蚀电化学反应实际是这样的过程：首先是在溶液中的金属释放自由电子（通常把释放自由电子的氧化反应称为阳极反应）自由电子传递到阴极（接受电子的还原反应称为阴极反应）；电子再由阴极传递到溶液中被其他物质吸收。
因此腐蚀过程是一个发生在金属和溶液界面上的多相界面反应，同时也是一个多步骤的反应。
由以上叙述中可以看出，一个腐蚀过程至少由一个阳极（氧化）反应一个阴极（还原）反应组成。
碳钢在冷却水中的腐蚀是一个电化学过程。
由于碳钢组织表面的不均匀性，因此，当它浸入水中时，在其表面就会形成许多微小的腐蚀电池。
其腐蚀过程如下：在阳极：Fe—Fe2++ 2e在阴极：Q+ 2H2O+4c—40H在水中：Fe2+ + 2Q4 Fe（QH）2阳极区域Fe不断失去电子，变成离子进入溶液，也即铁不断被溶解腐蚀，留下的电子，通过金属本体移动到阴极渗碳体的表面，与水和溶解在水中的Q起反应生成QH离子。
循环冷却水系统结垢问题及控制方法
循环冷却水系统结垢问题及控制方法摘要：本文详细分析了我公司循环冷却水应用中出现的结垢问题及其控制的方法，工业用水采用循环水技术的必要性。
关键词：循环冷却水系统；结垢；控制方法1 工业用水采用循环水技术的必要性我国淡水资源并不丰富且分配很不均衡，北方缺雨少水，更显水源紧张，节约用水日益迫切。
因此，无论从节约水源还是从经济观点和保护环境的观点出发，推广采用循环冷却水系统是大势所趋。
循环用水比起直流水，除节约大量新鲜水、减少排污水量之外，还可以防止热污染。
2 循环冷却水系统结垢问题及控制方法循环冷却水系统常见问题主要分为三类：结垢、腐蚀、淤积。
上述三类问题会导致热交换能力下降；设备寿命缩短；设备运行故障；产能下降；增加维护费用；系统停产。
所以应对循环冷却水日常运行中上述三种情况提高重视。
2.1 补充水水质判断例如补充水水质分析数据为：总硬度（以caco3计）139.94 mg/l；钙硬度（以caco3计）98.78 mg/l；总碱度（以caco3计）187.48mg/l；氯离子（cl-）7.99mg/l；p h值8.07；电导率307μs/cm。
2.1.1 饱和指数（l.s.i）计算：饱和指数是水中可能产生碳酸钙结垢或产生腐蚀倾向的一种计算指数。
l.s.i =ph- phs>0 结垢l.s.i =ph- phs=0 稳定l.s.i =ph- phs0 结垢型2.1.2 结垢指数（ p.s.i ）的计算：帕科拉兹认为用总碱度测定出平衡ph值（pheq）来判断水质则更接近实际。
p.s.i=2phs-pheq>6 腐蚀p.s.i=2phs-pheq=6 稳定p.s.i=2phs-pheq<6 结垢循环水k=2.0时通过查表pheq=8.3p.s.i=2×6.78-8.3=5.26<6结垢型通过计算说明该补充水浓缩运行后结垢性增强。
综合以上指数计算可以看出，公司各系统补充水浓缩后结垢性增强。
工业循环冷却水中金属的腐蚀与腐蚀控制Ⅰ
第21卷第6期清 洗 世 界Vol 121 No 162005年6月C lean i n g W orld Jun 200524 2005年第6期・专论与综述・工业循环冷却水中金属的腐蚀与腐蚀控制(Ⅰ)周本省(南京工业大学,江苏南京210009)摘 要 讨论了循环冷却水系统中金属腐蚀控制的指标和金属腐蚀的机理;重点讨论了金属腐蚀控制的方法以及金属腐蚀控制用的缓蚀剂—亚硝酸盐、正磷酸盐、聚磷酸盐、磷酸酯、有机膦酸、锌盐、硅酸盐、钼酸盐、硼砂和芳香唑类。
关键词 冷却水系统 腐蚀控制指标 腐蚀机理 腐蚀控制方法 缓蚀剂中图分类号 T Q 025 文献标识码 BM et a lli c corrosi on and corrosi on con troli n i n dustr i a l rec i rcul a ti n g cooli n g wa ter syste m sZHOU B ensheng(Nanjing University of Technol ogy,Nanjing,J iangsu 210009)Ab s tra c t The indexes of metallic corr osi on contr ol and mechanis m of metallic corr osi on in industrialrecirculating cooling water syste m s are revie wed .The corr osi on contr ol methods and corr osi on inhibit ors(nitrites,orthophos phates,poly phos phates,polyol esters,phos phonates,zinc salts,silicates,molybdates,borates and ar omatic az oles )in recirculating cooling water syste m s are discussed and e mphasized .Ke y wo rd s cooling water syste m;corr osi on contr ol index;corr osi on mechanis m;corr osi on contr olmethod;corr osi on inhibit or 1 金属腐蚀的控制指标冷却水系统中金属设备有各种换热器、泵、管道、阀门等。
第五章 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制
深度指标 金属在冷却水中遭受腐蚀并且清除腐蚀产物以 后，几何尺寸缩小了，对于浸入水体的某一个暴露 面而言，它的厚度减薄了，单位时间内厚度的减薄 量称为金属腐蚀的深度指标。表示深度指标常用的 量纳有：毫米/年（mm/a）．密耳/年（mPy），英 寸/年（iPy）。这几种腐蚀速度的表示方法相互之间 的换算因子见表5一1。
电流指标 金属电化学腐蚀过程中阳极反应电流ia 的大小可 用来表示金属的腐蚀速度，其常用量纲为：A/cm2， mA/cm2 μA/cm。 根据法拉第第一定律，电流通过电解质溶液时， 在两相界面上发生电化学变化物质的量与所通过的 电量成正比，即：
ε比例常数， 通过单位电量 时能变化的物 质量（g/C）
孤立的金属腐蚀时， 孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着一 个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合 电极反应的耦合。 个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。互相 共轭反应， 共轭体系。 耦合的反应称为共轭反应 而相应的腐蚀体系则称为共轭体系 耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系。 在共轭体系中，总的阳极反应与总的阴极反应速度相等。此时， 在共轭体系中，总的阳极反应与总的阴极反应速度相等。此时， 阳极反应释放的电子恰好为阴极反应所消耗， 阳极反应释放的电子恰好为阴极反应所消耗， 金属表面没有电荷 的积累， 其电极电位也不随时间而变化。 的积累，故其电极电位也不随时间而变化。金属腐蚀时的电极电 位称为腐蚀电位。 位称为腐蚀电位。 腐蚀电位 从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过 从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过 程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意一个电极反应的速度， 程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意一个电极反应的速度， 任意一个电极反应的速度 则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制， 则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从而使整个腐蚀 过程的速度受到控制。 过程的速度受到控制。
循环水系统中金属的腐蚀及其控制
循环水系统中金属的腐蚀及其控制第一节冷却水中金属腐蚀的机理工业冷却水系统中大多数的换热器是由碳钢制造的。
为此，我们以碳钢作为金属的代表，讨论金属在水中腐蚀机理。
一、液滴试验当用一滴含有铁锈指示剂（ferroxy-indicator）（酚酞+高铁氰化钾）的氯化钾溶液滴在一块已用砂纸打磨光亮的碳钢试片表面上时，如果氯化钾溶液中含有溶解氧，则可以看到，在淡黄色液滴下面的碳钢表面上将出现许多蓝色的小点。
开始时，这些蓝色小点的分布没有什么规则；过了一段时间后，淡黄色的溶液逐渐变为桃红色，而蓝色沉淀则将集中在液滴的中部；随着时间的推移，桃红色和蓝色逐渐加深；最后溶液仍保持桃红色，但液滴中部的蓝色沉淀则逐渐转变为黄色沉淀。
在这一试验中，液滴中部的碳钢表面产生蓝色沉淀说明，在腐蚀过程中，水中的碳钢被氧化成亚铁离子而发生了腐蚀；而液滴四周的溶液变成桃红色说明了从空气中进入液滴内水中的氧被还原生成了OH-。
由此可见，在有溶解氧存在的中性水或中性水溶液中，金属腐蚀是一个氧化还原过程。
在这个过程中，金属（例如铁）发生氧化，氧则发生还原。
但是这个氧化还原过程有一个特点：金属的氧化反应发生在一处（阳极区），氧的还原反应则发生在另一处（阴极区）。
因此，金属的腐蚀是一个电化学过程。
此时，阳极区、阴极区、水溶液三者构成了一个腐蚀电池。
二、冷却水中金属腐蚀的机理由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。
当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。
其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区。
在阳极区，碳钢氧化生成亚铁离子进入水中，并在碳钢的金属基体上留下两个电子。
与此同时，水中的溶解氧则在阴极区接受从阳极区流过来的两个电子，还原为OH-。
这电极反应可以表示为在阳极区在阴极区↓当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成Fe(OH)2沉淀，如果水中的溶解氧比较充足，则Fe(OH)2会进一步氧化，生成黄色的绣FeOOH或Fe2O3•H2O，而不是Fe(OH)3。
循环冷却水系统中的金属腐蚀及其控制
循环冷却水系统中的金属腐蚀及其控制摘要：敞开式循环冷却水系统冷却水通过上冷却塔与空气接触蒸发，而蒸发的水吸收未蒸发水的热量从而使其降温。
敞开式循环冷却水系统水温较高，易产生结垢、腐蚀、藻类繁殖等问题。
本公司公用循环水系统为敞开式，冷却塔为工业型方形逆流式钢结构框架。
设计循环量为4000立方每小时，空气干球温度为31.5℃，空气湿球温度为28℃，大气压为1×105Pa，进出塔温度为42℃和32℃。
负荷的换热器材质主要有哈氏合金，钛，不锈钢，石墨，碳钢和铜。
换热介质有H2洗涤液，淡盐水，天然气，氢气，盐酸，氯化氢气体，溴化锂溶液。
关键词：循环水换热设备金属腐蚀速率蒸发量湿球温度结垢一、循环冷却水的主要腐蚀机理1冷却水中金属腐蚀的机理金属的腐蚀电化学反应实际上是这样的过程：首先是溶液释放自由电子（通常把实施的电子的氧化反应称为阳极反应）；自由电子传递到阴极（接受电子的还原反应称为阴极反应）；电子再由阴极传递到溶液中被其他物质吸收。
因此腐蚀过程是一个发生在金属和溶液界面上的多相面反应，同时也是一个多步骤的反应。
由以上论述中可以看出，一个腐蚀过程至少由一个阳极（氧化）反应和一个阴极（还原）反应组成。
碳钢在冷却水中的腐蚀是一个电化学过程。
由于碳钢组织表面的不均一性，因此，当它浸入水中时，在其表面就会形成许多微小的腐蚀电池。
在阳极：Fe→Fe2++2e在阴极：O2+2H2O+4e→4OH-在水中：Fe2++4OH-→Fe（OH）2阳极区域Fe不断失去电子，变成Fe2+进入溶液，即铁不断被溶解腐蚀，留下的电子通过金属本体移动到阴极渗碳体的表面，与水和溶解在水中的氧起反应生成OH-离子。
在水中，阴、阳极反应生成的Fe2+和OH-相遇生成不溶性的白色Fe（OH）2堆积在阴极部位，铁的表面不再和水直接接触，这就抑制了阳极过程的进行。
但当水中有溶解氧时，阴极部位的反应还要进行下去，因Fe（OH）2这种物质极易被氧化为Fe（OH）3，即铁锈。
3-2 循环冷却水处理-腐蚀
使用。
• 用量不足易引起加速腐蚀。 • 毒性较大，已限制使用，仅在少量密闭系
统有应用。
亚硝酸盐
• 氧化性缓蚀剂。 • 单独使用所需剂量较大。 • 易引起微生物（硝化细菌）的大量繁殖。 • 使用的最佳pH值10.0左右。 • 水中侵蚀性离子浓度高可破坏其钝化膜。 • 强烈的致癌性。受环保限制只能用于少量
化学因素—pH值
当pH值降低时腐蚀就增强。当低于4.3时（游 离无机酸度区)，影响腐蚀的最有效因素是pH 值，即增加氢离子浓度能加剧腐蚀。但pH值 对铁的影响较为特殊，如当pH 增加到4.0时， 其特点与溶于酸的金属相同；界于4.3-10.0， 腐蚀率受到影响要小些（氧去极化是主要因 素)；pH增加到12以前，腐蚀速率不断下降， 达到12时腐蚀率最小。再继续增大，腐蚀率 又开始增大。
易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐 蚀加速进行。
• 高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产
物，从而加剧腐蚀。
物理因素——不同金属
不同金属的接触易引起电偶腐蚀。电位 高的金属作为腐蚀的阴极，电位低的金 属作为腐蚀的阳极发生溶解。
物理因素——冶金学方面
• 金属的均匀性：非均相金属的夹杂区、晶
粒结构的金属化合物上的夹杂区
化学因素—溶解固体
• 溶液电导率的升高使初期腐蚀速度也升高。 • 像Cl-、SO42-等腐蚀性离子，可以破坏金属
的阳极氧化保护膜，从而进一步加速腐蚀。
• 构成硬度和碱度的离子对腐蚀有抑制作用。 • 在电解质浓度高的水中，氧的溶解度下降，
所以含盐量高时腐蚀速度降低。
化学因素—溶解气体（1）
• 溶解氧
状体，表面呈淡红色，而不是黄色。
➢当存在氧的浓度差、低流速、高温、酸性和碱性
循环水系统中金属的腐蚀及其控制
循环水系统中金属的腐蚀及其控制第一节冷却水中金属腐蚀的机理工业冷却水系统中大多数的换热器是由碳钢制造的。
为此，我们以碳钢作为金属的代表，讨论金属在水中腐蚀机理。
一、液滴试验当用一滴含有铁锈指示剂（ferroxy-indicator）（酚酞+高铁氰化钾）的氯化钾溶液滴在一块已用砂纸打磨光亮的碳钢试片表面上时，如果氯化钾溶液中含有溶解氧，则可以看到，在淡黄色液滴下面的碳钢表面上将出现许多蓝色的小点。
开始时，这些蓝色小点的分布没有什么规则；过了一段时间后，淡黄色的溶液逐渐变为桃红色，而蓝色沉淀则将集中在液滴的中部；随着时间的推移，桃红色和蓝色逐渐加深；最后溶液仍保持桃红色，但液滴中部的蓝色沉淀则逐渐转变为黄色沉淀。
在这一试验中，液滴中部的碳钢表面产生蓝色沉淀说明，在腐蚀过程中，水中的碳钢被氧化成亚铁离子而发生了腐蚀；而液滴四周的溶液变成桃红色说明了从空气中进入液滴内水中的氧被还原生成了OH-。
由此可见，在有溶解氧存在的中性水或中性水溶液中，金属腐蚀是一个氧化还原过程。
在这个过程中，金属（例如铁）发生氧化，氧则发生还原。
但是这个氧化还原过程有一个特点：金属的氧化反应发生在一处（阳极区），氧的还原反应则发生在另一处（阴极区）。
因此，金属的腐蚀是一个电化学过程。
此时，阳极区、阴极区、水溶液三者构成了一个腐蚀电池。
二、冷却水中金属腐蚀的机理由于种种原因，碳钢的金属表面并不是均匀的。
当它与冷却水接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（微电池）。
其中活泼的部位成为阳极，腐蚀学上把它称为阳极区；而不活泼的部位则成为阴极，腐蚀学上把它称为阴极区。
在阳极区，碳钢氧化生成亚铁离子进入水中，并在碳钢的金属基体上留下两个电子。
与此同时，水中的溶解氧则在阴极区接受从阳极区流过来的两个电子，还原为OH-。
这电极反应可以表示为在阳极区在阴极区↓当亚铁离子和氢氧根离子在水中相遇时，就会生成Fe(OH)2沉淀，如果水中的溶解氧比较充足，则Fe(OH)2会进一步氧化，生成黄色的绣FeOOH或Fe2O3•H2O，而不是Fe(OH)3。
工业水处理培训循环水的腐蚀及其控制
冷却水系统的腐蚀及控制目录1、金属腐蚀的基本知识2、循环冷却水系统的腐蚀因素3、循环冷却水系统的腐蚀控制（缓蚀）1、金属腐蚀的基本知识由于和周围介质相作用，使材料（通常是金属）遭受破坏或使材料性能恶化的过程称为腐蚀。
腐蚀是一种电化学过程，通过腐蚀，一种金属可以恢复到原来自然的状态。
例如：铁的腐蚀过程即是由铁回复到赤铁矿（Fe2O3）,磁铁矿（Fe3O4）的状态。
1.1全面腐蚀和局部腐蚀在水中金属的腐蚀是电化学腐蚀，电化学腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀即均匀腐蚀，腐蚀在金属表面上基本均匀地进行。
这种腐蚀不易造成穿孔，腐蚀产物氧化铁可以在整个金属表面上形成，在一定的情况下有保护作用，但也可能形成严重的污垢。
当腐蚀集中于金属表面的某些部位时，称为局部腐蚀。
局部腐蚀的速度很快，往往在早期就可以使材料腐蚀穿孔或龟裂，所以危害性很大。
垢下腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀等均属局部腐蚀。
全面腐蚀的阴阳极并不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。
局部腐蚀的阴极阳极互相分离，阴极面积大于阳极面积，但阳极电位小于阴极电位，腐蚀产物无保护作用。
1.2金属腐蚀的电化学过程，碳钢在冷却水中的腐蚀机理金属的腐蚀电化学反应实际是这样的过程：首先是在溶液中的金属释放自由电子（通常把释放自由电子的氧化反应称为阳极反应）自由电子传递到阴极（接受电子的还原反应称为阴极反应）；电子再由阴极传递到溶液中被其他物质吸收。
因此腐蚀过程是一个发生在金属和溶液界面上的多相界面反应，同时也是一个多步骤的反应。
由以上叙述中可以看出，一个腐蚀过程至少由一个阳极（氧化）反应一个阴极（还原）反应组成。
碳钢在冷却水中的腐蚀是一个电化学过程。
由于碳钢组织表面的不均匀性，因此，当它浸入水中时，在其表面就会形成许多微小的腐蚀电池。
其腐蚀过程如下：在阳极：Fe—Fe2+＋2ｅ在阴极：O2＋2H2O+4ｅ→4OH-在水中：Fe2＋＋2OH-→Fe(OH)2阳极区域Fe不断失去电子，变成离子进入溶液，也即铁不断被溶解腐蚀，留下的电子，通过金属本体移动到阴极渗碳体的表面，与水和溶解在水中的O2起反应生成OH-离子。
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第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
三、络合剂
冷却水中常遇到的络合剂有
生成可溶性的络离子（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
冷却水中有氨存在时，由于它能与铜离子生成稳定的四氨 合铜络离子 而使铜加速溶解
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
一、pH值
两性金属的氧化物既溶于酸性水溶液中， 又溶于碱性水溶液中
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
二、阴离子
水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面具有以下的顺序
冷却水中的 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。
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
六、溶解的气体
(1)钢铁
淡水中低碳钢的腐蚀速度与氧含量和温度的关系
(2)铜和铜合金
用铜合金管制造的凝汽器广泛应用于淡水冷却水中，其腐蚀速度较低。 在很软的水中，氧和二氧化碳含量高时，能使铜的腐蚀速度增加。
(3)铝
在铝的腐蚀过程中，水中的氧并不是一种腐蚀促进剂
第四节
缓蚀率的定义是
根据所抑制的电极过程
阳极型缓蚀剂 阴极型缓蚀剂 混合型缓蚀剂
第六节
冷却水中金属腐蚀的控制方法
一、添加缓蚀剂
典型例子 氧化膜型缓蚀剂 根据生成保护膜的类型 沉淀膜型缓蚀剂 吸附膜型缓蚀剂 铬酸盐和亚硝酸盐 硫酸锌和碳酸氢钙 硫脲和乌洛托品
按用途的不同，可以把缓蚀剂分为冷却水缓蚀剂、油气井缓蚀 剂、酸洗缓蚀剂、锅炉水缓蚀剂等。
碳钢换热器管壁的腐蚀速度宜小于0.125mm/a
铜、铜合金和不锈钢换热器管壁的腐蚀速度 宜小于0.005mm/a
第六节
冷却水中金属腐蚀的控制方法
常用的主要有以下四种: 添加缓蚀剂； 提高冷却水的pH值； 选用耐蚀材料的换热器；
用防腐阻垢涂料涂覆。
第六节
冷却水中金属腐蚀的控制方法
一、添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质（例如水）中抑制金属腐蚀的添加剂
一、添加缓蚀剂
铬酸盐
最有效的一种缓蚀剂 氧化性缓蚀剂
在 敞 开 式 循 环 冷 却 水 系 统 中 ， 单 独 使 用 铬 酸 盐 的 起 始 浓 度 为 5001000mg/L逐渐降低到维持浓度200-250mg/L 。无论从经济上或环保上 考虑，这样高的浓度往往是不能接受的。因此，在实际应用时，铬酸 盐通常以较低的剂量与其他缓蚀剂（例如锌盐、聚磷酸盐、有机膦酸 盐等）复配成复合缓蚀剂使用。
腐蚀速度又称为腐蚀速率或腐蚀率。文献中有各种表示腐蚀 速度的方法和单位
mpy（密耳／年
第二节
冷却水中金属腐蚀的机理
一、液滴试验
一滴含有铁锈指示剂（酚酞+高铁氰化钾）的氯化钾溶液
液滴中部的碳钢表面产生液滴四周的溶液变成 桃红色则说明了从空气中进入液滴内水中的氧被还原生成了OH-
冷却水中金属腐蚀的影响因素
六、溶解的气体
二氧化碳溶于冷却水中，生成碳酸或碳酸氢盐，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
氨选择性地腐蚀铜，对铝和碳钢都没有腐蚀性
硫化氢会加速铜、钢和合金钢的腐蚀，尤其是加速凝汽器铜合金管的 点蚀，但硫化氢对铝没有腐蚀性。
水中的二氧化硫会降低循环冷却水的pH值，增加它对金属的腐蚀性
十、电偶
发生连接的两种（或两种以上）的金属或合金，如果彼此的腐蚀电位 相差较大，它们再与冷却水相接触，就会形成一个腐蚀大电池或电偶 而发生电偶腐蚀
十一、温度
一般地讲，金属的腐蚀速度随温度的增加而增加
氧在水中的溶解度 的降低起主导作用
第五节
冷却水中金属腐蚀的控制指标
《设计规范》中对循环冷却水系统中腐蚀控制指标规定：
四、硬度
水中钙离子浓度和镁离子浓度之和称为水的硬度。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
五、金属离子
钠、钾离子没有明显影响 铜、银、铅等重金属离子形成一个个微电池而引起基体金属的腐蚀 在酸性溶液中，Fe3+是一种阴极反应加速剂；在中性溶液中，Fe2+却 可以抑制铜和铜合金的腐蚀 锌离子在冷却水中对钢有缓蚀作用，因此锌盐被广泛用作冷却水缓蚀剂
第二篇 循环冷却水处理
第五章
循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制
第五章
循环冷却水系统中金属的 腐蚀及其控制
第一节 第二节
冷却水中金属腐蚀速度的表示方法 冷却水中金属腐蚀的机理
第三节
第四节 第五节
冷却水中金属腐蚀的形态
冷却水中金属腐蚀的影响因素 冷却水中金属腐蚀的控制方法
第一节
冷却水中金属腐蚀速度的表示方法
第六节
冷却水中金属腐蚀的控制方法
一、添加缓蚀剂
硅酸盐
水玻璃 SiO2与Na2O之比（即模数） 为2.5-3.0的水玻璃
硅酸盐控制腐蚀的最佳pH值范围为8.0~9.5 。 硅酸盐常被用作直流冷却水的缓蚀剂，使用浓度为8~20mg/L（以SiO2 计）。在循环冷却水中，则使用浓度为40~60mg/L 硅酸盐对碳钢的缓蚀效果远不及聚磷酸盐，更不及铬酸盐
一些常用的耐蚀金属和合金的耐孔蚀能力大致可以排列如下：
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
五、选择性腐蚀
选择性腐蚀是从一种固体金属中有选择性地除去其中一种元素的腐蚀。
冷却水系统中最常见的选择性腐蚀的实例是电厂凝汽器中黄铜管的脱锌
黄铜脱锌的机理目前有两种理论。 一种认为，由于锌比铜活泼，脱锌是黄铜表面层中的锌发生选择性溶解，而铜 则仍留在黄铜的表面层中； 另一种认为，铜和锌一起溶解，之后锌离子留在溶液中，而铜则镀回到黄铜的 基体上。 防治：－－－－添加微量元素砷成为铜合金管
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
八、悬浮固体
这些悬浮物容易在换热器部件的表面生成疏松的沉积物，引起垢下 腐蚀。 当冷却水的流速过高时，这些悬浮物的颗粒容易对硬度较低的金 属或合金（例如凝汽器中的黄铜管）产生磨损腐蚀
九、流速
超高速的流体设备中，例如离心泵的叶轮， 还会引起空泡腐蚀。
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
按化学组成，可把缓蚀剂分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。
根据其他 按使用时的相态，可把缓蚀剂分为气相缓蚀剂、液相缓蚀剂和 固相缓蚀剂。 按被保护金属的种类，可以把缓蚀剂分为钢铁缓蚀剂、铜及铜 合金缓蚀剂、铝及铝合金缓蚀剂等。 按使用的腐蚀介质的pH值，可以把缓蚀剂分为酸性介质用的缓 蚀剂、中性介质用的缓蚀剂和碱性介质用的缓蚀剂
一、均匀腐蚀
均匀腐蚀又称全面腐蚀或普遍腐蚀。其一般特点是腐蚀过程在金属 的全部暴露表面上均匀地进行。在腐蚀过程中，金属逐渐变薄，最
后被破坏。
对碳钢而言，均匀腐蚀主要发生在低pH值的酸性溶液中
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
二、电偶腐蚀
电偶腐蚀又称双金属腐蚀或接触腐蚀
当两种不同的金属浸在导电性的水溶液中 时，两种金属之间通常存在着电位差。如 果这些金属互相接触或用导线连接，则该 电位差就会驱使电子在它们之间流动，从 而形成一个腐蚀电池。
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
六、溶解的气体
(1)碳钢
(2)含镍铸铁、铜基合金
淡水中余氯浓度<2mg/L时，氯对于含镍铸铁和铜基合金的腐蚀影响不大
(3)铝
在加氯的原水中，铝会遭到均匀腐蚀和局部腐蚀
(4)不锈钢
第四节
冷却水中金属腐蚀的影响因素
七、浓度
图5-11 充气水中氯化钠浓度对铁腐蚀速度的影响
凡是耐蚀性依靠氧化膜或钝化膜的金属或合金，例如不锈钢和碳钢，特别容 易遭受缝隙腐蚀。
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
四、孔蚀
孔蚀又称为点蚀或坑蚀。孔蚀是在金属表面上产生小孔的一种极为局部 的腐蚀形态
孔蚀是冷却水系统中最常见的，又是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一。
孔蚀是金属溶解的一种独特形式。蚀孔中金属的阳极溶解是一种自催化过程。
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
六、磨损腐蚀
磨损腐蚀是由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动引起的金属加速破 坏和腐蚀 磨损腐蚀的外表特征是：腐蚀的部位呈 槽、沟、波纹和山谷形，还常常显示有 方向性
磨损腐蚀与表面膜、流速、湍流、冲击、 金属或合金的性质等因素有关。
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
七、应力腐蚀破裂
应力腐蚀破裂是指由拉应力和特定腐蚀介质的共同作用而引起金属或合 金的破裂。
应力腐蚀破裂的特点是，大部分表面实际上未遭破坏，只有 一部分细裂纹穿透金属或合金内部。应力腐蚀破裂能在常用 的设计应力范围之内发生，因此后果严重 应力腐蚀破裂的重要变量是温度、溶液成分、金属或合金的 成分、应力和金属结构 应力腐蚀破裂的方向一般与作用应力的方向垂直:
部 分 金 属 和 合 金 的 电 偶 序
换热器中黄铜换热管和碳钢管板 或钢制水室之间在冷却水中发生 的电偶腐蚀
第三节
冷却水中金属腐蚀的形态
三、缝隙腐蚀
浸泡在腐蚀性介质中的金属表面， 当其处在缝隙或其他的隐蔽区域内 时，常会发生强烈的局部腐蚀
在缝隙中，金属生成金属离子，而氧则由于缝隙中溶液对流不畅而贫化，故氧 的还原反应主要是在缝隙之外氧容易到达的阴极区进行。这样，在缝隙溶液中 就有了过剩的正电荷。这些过剩的正电荷需要带负电的氯离子迁移到缝隙中去， 以保持电中性。结果缝隙内金属氯化物的浓度增加。之后，金属氯化物MCl2水 解，生成不溶性的金属氢氧化物沉淀和盐酸