蒸汽冷凝水腐蚀机理

锅炉水汽系统由于其运行工况的性质，很容易受到酸性腐蚀。特别是凝结水系统。这是因为给水中的碳酸氢盐进入锅炉后受热分解形成二氧化碳随蒸汽溶入凝结水的缘故。由于凝结水水质较纯，缓冲性很小，溶有少量的二氧化碳水中的pH就显著的降低，二氧化碳在凝结水中溶解、电离的机理如下：CO2+H2O=H2CO3

H2CO3 =H++ HCO3-

HCO3-=H++ CO32-

这时，虽然碳酸是一种弱酸，但是由于凝结水的水质太纯，无缓冲性，就使得碳酸的酸性得到体现。例如，在室温时，当纯净的凝结水中溶有1mg/L的二氧化碳时，其pH值就降至5.5。可见在此工况状态下其酸性。很早以前，就有研究报告指出，含有游离二氧化碳的水溶液对钢材的侵蚀性比同样pH值的完全电离的强酸溶液（如盐酸）更强。

二氧化碳水溶液对碳钢的侵蚀，经过学者们的不断研究，其腐蚀机理已经比较清楚，其电极反应为：

阳极：Fe = Fe2-+2e

阴极：2H++ 2e = H2

碳钢就在这种状态下被不断腐蚀，特别是在能不断提供二氧化碳的体系中。

碳钢在无氧的二氧化碳溶液中的腐蚀速度是由阴极反应决定的，即氢的释放过程的速度控制着反应速度的快慢。进一步的研究还发现，决定反应速度和进程的析氢过程是经过两条不同的相互关联又相互独立的途径同时进行的。一条途径是水中的二氧化碳分子与水分子作用形成碳酸分子，碳酸分子在水溶液中电离产生氢离子，氢离子扩散到金属表面上放电,其历程为：

CO2→ H2CO3→ H+→H→H2

另一条途径是，水中二氧化碳分子直接向金属表面扩散，吸附在金属表面上，随后与水分子结合形成吸附碳酸分子，接着碳酸分子直接（不需电离过程）还原释放出氢。历程如下：

CO2→ CO2（吸附于金属）→H2CO3→H吸附→H2

在这两个过程的不断进程中,碳钢被不断腐蚀。

蒸汽冷凝水由于直接与空气接触，所以在冷凝水中不可避免的溶入氧气等原来蒸汽所没有的气体物质，加上金属表面在微观上是不均匀的，当它与水介质接触时，会形成许多微小的腐蚀电池（简称微电池），在水环境中金属活泼部位成为阳极，不活泼部位成为阴极。

金属在碱性环境中作为这种腐蚀体系中的阳极发生氧化反应，释放出电子，自身被氧化成高价态的金属离子从金属基体上溶解到水中。阳极反应如下：

F e F e2++2e

在碱性环境中，溶解在水中的氧参与了腐蚀的电化学反应，在反应中得到电子，自身被还原成低价态的离子。在碱水环境中，溶解氧被还原，成为腐蚀电池的阴极，反应如下：

O 2+2H

2

O+4e4O H-

当亚铁离子与氢氧根相遇时，生成氢氧化亚铁沉淀，反应式如下：

F e2++2O H-F e(O H)

2

在有氧存在的情况下，生成的氢氧化亚铁沉淀不稳定，其与水中的氧进一步反应，生成相对稳定的氢氧化铁沉淀：

F e(O H)

2+O

2

+2H

2

O F e(O H)

2

+O H-

反应生成的氢氧化铁即是腐蚀的不可逆的开始，它堆积在腐蚀灶口，阻止了电极极化，加剧了腐蚀的进程。只要腐蚀条件不改变，腐蚀就一直进行下去。反应后溶液依旧保持碱性。