工業(yè)冷卻水對(duì)化工設(shè)備的腐蝕與控制

王柯柯

摘要：腐蝕的控制是工業(yè)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行管理的核心，其影響因素較多。許多工業(yè)產(chǎn)品是以水作為介質(zhì)和原料的，還有很多工藝過程都離不開水。同時(shí)許多鹽類和氣體溶于水中，使其變成了腐蝕性電解質(zhì)，當(dāng)與金屬材料接觸時(shí)就可能腐蝕金屬，因此研究工業(yè)冷卻水的腐蝕與防護(hù)對(duì)于化工生產(chǎn)有著特殊的意義。

關(guān)鍵詞：工業(yè)冷卻水;化工生產(chǎn)設(shè)備;腐蝕;防護(hù)

引言

目前工業(yè)冷卻水處理大部分采用的是化學(xué)加藥處理方法，添加阻垢劑、緩蝕劑、滅藻殺菌劑、濃硫酸等處理冷卻水的平衡問題，隨著冷卻水的散熱蒸發(fā)，當(dāng)濃縮達(dá)到一定倍數(shù)后必須排污，會(huì)浪費(fèi)大量的水資源，而且造成環(huán)境污染。

1冷卻水的腐蝕

在化工廠生產(chǎn)裝置中，常用碳鋼、不銹鋼、銅合金等材料制作換熱器的管束、管板、隔板、導(dǎo)管和外殼等部件，組裝成換熱器后在冷卻水系統(tǒng)中運(yùn)行。由于材質(zhì)不同，冷卻水的水質(zhì)不同，設(shè)備運(yùn)行時(shí)工藝物質(zhì)及運(yùn)行條件不同，這些金屬所發(fā)生的腐蝕反應(yīng)、機(jī)制各不相同。以碳鋼為例：陽極反應(yīng)Fe→Fe2++2e陰極反應(yīng)，因介質(zhì)的不同有不同的反應(yīng)在天然水中：2H2O+2e→H2↑+2OH_O2+2H2O+4e→4OH_（通氣條件）在酸性水中：2H++2e→H2↑O2+4H++4e→2H2O（通氣條件下）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面沉積并形成有鹽類、泥沙、微生物黏泥等腐蝕產(chǎn)物薄膜層。如該薄膜層多孔，金屬離子穿過則繼續(xù)發(fā)生腐蝕;如生成致密的附著薄膜層，能阻止離子擴(kuò)展，可抑制金屬溶解使腐蝕減輕。

2影響冷卻水腐蝕的因素

2.1金屬材質(zhì)

化工設(shè)備往往由金屬制成，由于金屬屬性不同，因此存在著各異的性質(zhì)。如此其在腐蝕能力方面也存在著極大的差異性。一般而言，在進(jìn)行化工設(shè)備制作時(shí)，往往都會(huì)選用鑄鐵、碳鋼以及不銹鋼材料。然而在鑄鐵、碳鋼方面，其抗腐性水平是相對(duì)低下的，通常而言，屬性相對(duì)粗糙的金屬往往在抗腐方面表現(xiàn)的都相對(duì)較差。如今一些化工企業(yè)為了能夠降低相應(yīng)的資金支出，其在進(jìn)行材料選取時(shí)，通常都會(huì)應(yīng)用金屬材質(zhì)晶粒直徑相對(duì)較大的化工設(shè)備，這就使得化工設(shè)備在抗腐蝕性方面表現(xiàn)的相對(duì)較差，從而對(duì)生產(chǎn)工作的展開造成制約。

2.2水中的溶解氣體

水中溶解的氧起陰極去極化作用促進(jìn)腐蝕;二氧化碳溶于水能生成碳酸而促進(jìn)腐蝕;污染水引入的氨對(duì)銅為基體的材料將引起選擇性腐蝕。H2S如果進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)，一方面引起pH下降加速腐蝕;另一方面形成的腐蝕產(chǎn)物硫化鐵的電位較高，對(duì)鐵而言成了陰極從而導(dǎo)致電偶腐蝕使之加劇腐蝕。被硫化氫嚴(yán)重污染的海水冷卻的凝汽器，其銅合金管子的腐蝕非常嚴(yán)重，但硫化氫對(duì)鋁合金的腐蝕沒有影響。

2.3懸浮物

空氣中帶來的污染物或冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水中帶來的泥沙、灰塵和腐蝕產(chǎn)物、水垢、微生物黏泥等不溶性物質(zhì)組成的懸浮物。當(dāng)冷卻水流速較低時(shí)，這些懸浮物容易在設(shè)備部件的表面生成疏松的沉積物引起垢下腐蝕。當(dāng)流速過高時(shí)，這些懸浮物顆粒對(duì)硬度較低的金屬和合金產(chǎn)生多相流磨損腐蝕，例如凝汽器中的黃銅管產(chǎn)生的磨損腐蝕。因此，循環(huán)水冷卻水的濁度（懸浮物的濃度）應(yīng)控制在10mg/L以下。

3冷卻水腐蝕控制的主要途徑

3.1隔離腐蝕介質(zhì)，控制化工介質(zhì)濃度

現(xiàn)今對(duì)化工設(shè)施而言，存在著對(duì)其產(chǎn)生威脅的一些特殊環(huán)境，這種狀況下，可以從專業(yè)的角度出發(fā)，給化工設(shè)施展開相應(yīng)的介質(zhì)性防腐作業(yè)，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。首先是，應(yīng)該促使設(shè)備和一些腐蝕性介質(zhì)保持相當(dāng)?shù)木嚯x，或者是在設(shè)備上加裝一些防護(hù)措施，從而防止酸性的侵蝕。其次為，能夠科學(xué)的對(duì)介質(zhì)濃度展開有效的控制，且要進(jìn)行積極的稀釋，促使其達(dá)到適宜的狀態(tài)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且也會(huì)大大降低所存在的腐蝕危險(xiǎn)。在化工公司里，因?yàn)榇嬖谥芏喔g介質(zhì)，這就會(huì)造成極多的設(shè)施設(shè)備出現(xiàn)腐蝕的情況，介質(zhì)的濃度會(huì)因?yàn)闇囟鹊母淖兌霈F(xiàn)變化，所以由此造成的腐蝕是很嚴(yán)重的。

3.2控制腐蝕源

現(xiàn)在的化工企業(yè)生產(chǎn)過程中都會(huì)在機(jī)械設(shè)備表面涂上一層防腐材料，也有一些企業(yè)會(huì)采取一定的防腐手段，以此來對(duì)腐蝕源進(jìn)行攔截，這種防腐方法操作最為簡(jiǎn)單，起到的效果也非常好，能夠?qū)Ωg源侵害進(jìn)行有效防范。最近幾年我國(guó)的科學(xué)技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng)，防止腐蝕的措施也在不斷更新，例如，現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)化工機(jī)械設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的有效控制，從而可以對(duì)環(huán)境中的腐蝕因素進(jìn)行減少，對(duì)空氣濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以對(duì)腐蝕源進(jìn)行有效阻攔，從而可以防止腐蝕源對(duì)設(shè)備表面造成損害，使得化工機(jī)械設(shè)備可以使用更長(zhǎng)的時(shí)間，這對(duì)于化工企業(yè)發(fā)展而言無疑是非常有利的。

3.3水質(zhì)的控制

嚴(yán)格選擇冷卻水的水源并進(jìn)行水質(zhì)處理。把腐蝕性物質(zhì)控制到最低水平，如控制水中的O2-、Cl-、SO2-4等的含量。加緩蝕劑，要根據(jù)系統(tǒng)的金屬材料和水的組成及環(huán)境狀態(tài)來選擇緩蝕劑，以發(fā)揮其最大的效能。緩蝕劑可以在很低濃度下能使金屬在腐蝕性介質(zhì)中的腐蝕速度大幅降低，這種物質(zhì)可以是一種化合物或幾種化合物組成的復(fù)合物。在化工行業(yè)中，緩蝕劑主要用于防止工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕和化工設(shè)備、管道及鍋爐等的化學(xué)清洗（酸洗）時(shí)的腐蝕，也有少量用于生產(chǎn)過程中的工藝性防腐。工業(yè)冷卻水系統(tǒng)用的緩蝕劑在化工生產(chǎn)過程中用量很大，且因曝氣而在冷卻水中溶入大量的溶解氧導(dǎo)致腐蝕設(shè)備較為嚴(yán)重。由于腐蝕也使水質(zhì)變壞耗費(fèi)寶貴的水資源，可見采用緩蝕劑防腐蝕具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

結(jié)束語

隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)工業(yè)冷卻水控制的日漸加強(qiáng)，工業(yè)冷卻水在石化行業(yè)的作用越來越重要。冷卻水成分復(fù)雜、腐蝕性強(qiáng)，對(duì)其中的設(shè)備、管材有嚴(yán)格的要求，所以在冷卻水處理設(shè)備、材質(zhì)以及藥品的選用過程中應(yīng)綜合考慮工藝、工況并結(jié)合各種材料的耐蝕性、機(jī)械性能等方面保證設(shè)備防腐性能以及工藝生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

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