冷卻水中金屬腐蝕的影響因素

不同冷卻水系統中金屬的腐蝕形態和腐蝕速度是不同的，為此，需要了解冷卻水系統中影響腐蝕的各種因素，知道那些因素是促進腐蝕的，哪些因素是可以抑制腐蝕的，從而設法避開不利的因素，利用有利的因素，以減輕和防止冷卻水中金屬設備的腐蝕。

冷卻水中金屬換熱設備腐蝕的影響因素很多，概括起來可分為化學因素、物理因素和微生物因素。下面為大家簡單介紹一下化學因素和物理因素。

一、PH值
冷卻水的PH值對于金屬腐蝕速度的影響往往取決于金屬的氧化物在水中的溶解度對PH值的依賴關系。因為金屬的耐蝕性能與其表面上的氧化膜的性能密切相關。
有些金屬的氧化物既溶于酸性水溶液中，又溶于堿性水溶液中。這些氧化物被稱為兩性氧化物，而這些金屬則被稱為兩性金屬，這些金屬在中間的PH值范圍內具有最高的腐蝕穩定性。

二、陰離子
金屬的腐蝕速度與水中陰離子的種類有密切的關系。水中不同的陰郭在增加金屬腐速度方面具有以下的順序
NO₃^-<CH₃COO^-<SO^2-₄<Cl^-<ClO^-₄
冷卻水中的Cl^-_、Br^-、I^-、SO^2-₄等活性離子能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜，增加其腐蝕反應的陽極過程速度，引起金屬的局部腐蝕。

水中的鉻酸根、亞硝酸根、鉬酸根、硅酸根和磷酸根等陰離子則對鋼有緩蝕作用，其鹽類是一些常用的冷卻水緩蝕劑。

絡合劑

絡合劑又稱配體。冷卻水中常遇到的絡合劑有：NH₃、CN^-、EDTA和ATMP等。它們能與水中的金屬離子（例如銅離子）生成可溶性的絡合離子（配離子），使水中金屬離子的游離濃度降低，金屬的電極電位降低（向負值方向移動），從而使金屬的腐蝕速度增加。例如，冷卻水中有氨存在，由于它能與銅離子生成穩定的四氨合銅絡離子Cu(NH)²⁺₄而使銅加速溶解。

硬度
水中鈣離子濃度和鎂離子濃度之各稱為水的硬度。鈣、鎂離子濃度過高時，則會與水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸鈣、磷酸鈣和硅酸鎂垢，引起垢下腐蝕。

金屬離子
冷卻水中的金屬離子對腐蝕的影響大致有以下幾中情況。
冷卻水中的堿金屬離子，例如鈉離子和鉀離子，對金屬和合金腐蝕速度明顯的或直接的影響。
銅、銀、鉛等重金屬離子在冷卻水中對鋼、鋁、鎂這幾種常用的金屬起有害作用。水中的這些重金屬離子通過轉換作用，以一個個小陰極的形式析出在比它們活潑的基體金屬的表面，形成一個個微電池而引起基體金屬的腐蝕。
鋅離子在冷卻水中對鋼有緩蝕作用，國此鋅鹽被廣泛用作冷卻水緩蝕劑。

溶解的氣體
氧在中性水中包括工業冷卻水中對一些金屬的腐蝕起重要的作用。在腐蝕著的金屬表面上，它起著陰極去極化的作用，促進金屬的腐蝕。除去氧后，水就變成沒有腐蝕性了。
二氧化碳溶冷卻水中，生成碳酸或碳酸氧鹽，使水的PH值下降。水的酸性增加，將有助于氫的析出和金屬表面膜的溶解破壞。沒有氧存在時，溶解狀態二氧化碳的存在會引起鋼和銅的腐蝕，但不會引起鋁的腐蝕。

溫度
一般地講，金屬的腐蝕速度附溫度的增加而增加。
溫度的升高，水中物質的擴散系數增大，而電極反應的過電位和溶液的粘度減小。擴散系數增大，能使更多的溶解氧擴散到腐蝕金屬 陰極區。過電位的降低可使氧或氫離子的陰極還原過程和金屬的陽極溶解過程回事。這些都使金屬的腐蝕速度增加。另一方面，溫度升高會使氧在水中的溶解度降低，從而使金屬的腐蝕速度降低。

上面這些情況的發生，會使循環冷卻水中產生水垢，并加速對管材的腐蝕，無機鹽類的沉積稱為"垢"，它有固定晶格，比較硬，其主要成份為Ca3(PO4)2、CaCO3、SiO2，鎂鹽和鐵的氧化物。而有機物、菌類、藻類、懸浮物等稱為"污"，即水中呈膠體狀的粘泥。它比較軟，無固定形態。

水中的鈣、鎂離子與碳酸根、磷酸根等結合生成難溶的小晶體，這些小晶體不斷碰撞并按一定的方向增長變成大晶體。水中的鈣、鎂鹽晶體及其不溶性微粒同時受到兩個力的作用，即與管壁上的水垢結合生成體積更大的垢的結晶力和水流的剪切力，當結晶力較大時便易使垢增長，當結晶力較小時（如加入阻垢劑后）或剪切力較大（如水流速較大的部位）時，垢無法增厚，水中的微粒只能以水渣的形式被水沖走。 ⑴增溶機理 

有些阻垢劑能與水中的鈣鎂離子形成比碳酸鈣等難溶鹽更穩定的可溶解于水的絡合物，使鈣、鎂無法形成碳酸鈣等小晶體。這種阻垢劑不但能阻垢，若濃度達到一定程度，還能起到除垢的作用。 ⑵晶格畸變的機理 

阻垢劑的活性基團與碳酸鈣等晶體上的鈣結合，由于阻垢劑分子的空間阻擾，使碳酸鈣等難溶鹽無法按正常的晶格方向增長，結晶力被削弱，垢變得松軟，易被水流沖掉。 ⑶自解脫機理 

阻垢劑分子與難溶鹽小晶體共同沉淀形成垢，由于阻垢劑分子破壞了垢的晶格順序，垢之間的結晶力較弱，這種垢無法形成堅實的垢，只能形成軟垢。隨著軟垢的增厚，受到水流的沖擊力也增大，當沖擊力大于結晶力時，軟垢與阻垢劑分子一起脫落被水沖走。因此加了這種阻垢劑循環水只能結一層薄薄的水垢。 ⑷分散機理 

某些阻垢劑分子加入水中后能水解電離出高分子陰離子，這些陰離子能強烈地吸附在水中的各種微粒表面，使這些微粒都帶負電荷。由于靜電相斥力的作用，這些帶負電荷的微粒無法碰撞生成大晶體，只能呈分散狀態懸浮于水中。

文章來源：網絡

參考資料：緩蝕阻垢劑  循環水阻垢劑  有機磷系列   COD去除劑  廢水脫色劑

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