工业循环水管道结垢和腐蚀分析.docx

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工业循环水管道结垢和腐蚀分析

摘要：

随着经济社会的不断发展，人们对生活环境的要求也越来越高，水垢作为一项人们所关注的常见的问题，是生活中不可避免的。

而工业循环水管道中，水垢的形成会对水管的流通性产生一定的影响。

水垢主要是由于碳酸钙、碳酸镁等离子化合物在循环水系统中的沉淀造成。

本文针对水垢的形成和判别放法，以及腐蚀的原因进行分析，并提出相关的解决措施，希望给相关单位带来参考。

关键词：

工业循环、水管道结垢、腐蚀

一、前言在实际生活中，水垢会给水管道带来腐蚀。

然而，当水垢在水管道中含量过高，覆盖住水管道时，将会对水管道产生保护作用。

水垢主要由碳酸钙、碳酸镁等离子化合物在循环水系统中沉淀形成。

二、水垢和腐蚀产生的原因在日常用水中，循环水的流动会造成大量的溶解盐依附于水管道内壁上，我们称之为水垢。

循环水在流动过程中，会对水管道设备造成腐蚀，这对于循环水系统来说是一个严重的危害。

水垢的沉析会极大的降低热交换器的传热效率，严重的会造成管路堵塞。

而腐蚀会对设备产生严重的危害，一般情况下会降低设备的使用年限，严重的会直接破坏设备，造成难以估量的安全事故。

所以，我们应该重视水循环中的结垢和腐蚀问题。

1、水垢通常情况下，水循环系统中都会存在杂质，例如：

碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等，而这些杂质是形成水垢的重要原因。

（1）在水中，碳酸钙与碳酸氢钙存在着很大的平衡关系。

在水中碳酸钙和二氧化碳反应会产生碳酸氢钙，循环水的冷却，会造成二氧化碳的含量降低，近而会使得碳酸钙增多。

碳酸钙的水溶性小于碳酸氢钙，那么当碳酸钙的含量过高时就会产生水垢。

（2）蒸发浓缩循环水在运行过程中,因水分不断蒸发而浓缩,原来溶解于水中的盐类浓度会不断增大,当其浓度超过在同样条件下的饱和溶解度时,就会出现盐类沉析,即出现水垢。

（3）一些盐类物质的溶解度会随着温度的降低而增加，当水温升高时，就

会形成水垢。

其中主要包括：

碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙。

同时，温度的升高会使硫酸氢钙分解，从而产生大量的碳酸钙。

2、腐蚀

（1）电化学腐蚀金属设备表面的不均匀,会形成这些部位的电极电位的差别,两个电极电位不同的部分通过金属本体连成一个原电池,高电位者为阴极,低电位者为阳极,形成电化学腐蚀。

同时，水中的盐离子含量对水的导电性也有一定的影响，盐离子的浓度大，导电性强，腐蚀加快；温度也是影响腐蚀速度的一个因素，一般情况下，温度越高，腐蚀越快。

（2）微生物腐性微生物腐蚀是由于微生物在腐蚀过程中直接或间接的参与。

微生物的腐蚀原理主要有：

微生物参与了电化学腐蚀中的阴极去极化过程,如硫酸盐还原菌在厌氧条件下的去极化作用,具体步魏如下:

在阳极:

4Fe ～ FeZ++3FeZ++seFeZ+溶于水,8个电子将由金属本体内流向阴极。

在阴极:

SHZO ～ SH++6（OH）ˉ+2（OH）ˉSH++se～SH+能量；SH+十50ˉ——HZS+2H20+2（OH）一+能量

（2）FeZ++HZS～FeS十ZH-3FeZ+十6（OH）一~3Fe（OH）:

式

（2）的反应是在硫酸盐还原菌体内进行的。

正是由于硫酸盐还原菌将阴极部位的原子氢消耗了,使在缺氧条件下的电化学腐蚀得以继续。

此外在阴极由于生成了硫化铁FeS,Fe对金属铁而言是阴极,同样造成电化学腐蚀。

微生物的分泌物造成充气差电池。

铁细菌吸收水中两价铁离子,分泌出氢氧化铁并形成铁瘤,铁瘤或细菌丛下与其周围充气差,可形成浓差电池。

微生物代谢过程中生成各种酸,引起腐蚀。

硫杆菌的代谢过程中产生硫酸,其它细菌在代谢过程中亦会产生各种有机酸,这些酸也会引起腐蚀。

三、循环水结垢和腐蚀的控制控制循环水结垢的判别是要确定循环水中的溶解物是否会以固体形态沉析出来。

一般情况下,循环水系统中普遍结垢时,由于水垢覆盖于金属表面,隔绝了金属与水的接触,腐蚀便不会发生,而水垢倾向于溶解的时候,就会造成水与金属的直接接触,从而产生腐蚀的可能性。

在循环水运行时,产生水垢与发生腐蚀的情况都是不希望出现的。

最佳的情况是循环水处于既不产生水垢,也不溶解水垢（即不腐蚀）的状态。

这种水质本身并不能阻止金属表面的电化学的或生物的腐蚀作用。

但如果能在循环水系统内预先形成一层保护性的水垢膜,再让这种循环水在其中运行,这样整个循环系统便可保持既不结垢也不腐蚀的状况。

1、循环水垢控制

控制水垢的途径有三种:

一是降低水中结垢离子的浓度,使其保持在允许的浓度范围内;二是稳定水中结垢离子的平衡关系;三是破坏结垢离子的结晶长大。

前面所述循环水垢主要是碳酸钙,因此以下主要探讨控制碳酸钙水垢的问题。

（1）降低循环水中破酸盐硬度降低水中碳酸盐硬度的方法很多,要视循环水量大小,并通过技术经济比较来决定。

对于要求高的循环水,多数用除盐、离子交换的方法,亦可用化学方法（如投加石灰）来去除水中钙离子。

（2）加阻垢剂水垢从水中析出,是盐类结晶沉淀的结果。

结晶的过程,首先产生晶核,再形成少量微晶粒,微晶粒通过相互碰撞接触,按一定方式排列形成水垢。

可投加阻垢剂破坏或控制结晶过程的某一过程,使水垢难以形成。

阻垢剂的类型有:

 ①分散剂,如聚磷酸钠、磷酸脂、聚丙烯酞胺等；②整合剂,如氧撑二乙酸盐、亚氨基二乙酸盐。

2、循环水垢及腐蚀的联合控制联合控制就是在循环水中加某种药剂,既能除垢又能防止腐蚀。

如复方硅酸盐被膜水处理剂,在客观上能使水的硬度降低,但其目的不是处理水,而是以水为介质处理用水设备,对有垢的设备可除垢,对无垢的设备可在设备表面涂上一层保护膜。

这种膜能防垢、防蚀且膜很薄,不增厚也不影响传热。

这种药剂对水质无要求,它可以用在任何水质的用水设备上，可以运用到工业循环用水中，并可取得良好的效果。

3、腐蚀控制在循环水中一般采用热力除氧和投加缓蚀剂形成保护膜的方法来控制腐蚀,也有用涂料覆盖的方法来隔绝金属与水的直接接触,以达到控制腐蚀的目的。

（1）热力除氧在循环水的给水中,通过热力除氧器来除去水中的氧,减少氧腐蚀。

（2）投加缓性别根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位不同可分为:

阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂和混合型缓蚀剂。

阳极缓蚀剂，铬酸盐是典型的阳极缓蚀剂,它在pH值为6.5~8.0范围内时阳极有下列反映：

Fe～FeZ++ZeEo=0.44（V）OrO芝一+3Fe（OH）:

+4H20~Cr（OH）3+3Fe（OH）3+ZOH-Eo=0.43（V）氢氧化铬（Cr（OH）3）、氢氧化铁（Fe（OH）3）脱水后成为氧化铬（CrO3）和氧化铁（Feo）的混合物在阳极构成保护摸。

阴极缓蚀剂。

聚磷酸盐是阴极缓蚀剂,其作用是与水中阳离子（C稗2+、Fe,+）络和或鳌合形成带正电性的胶体,胶体颗粒向阴极沉积成膜,随着膜的增厚,阴极释放电子的反应被阻挡。

释放电子的反应减缓时,沉积也就减缓,最后膜层也会自动停止增厚。

锌盐也是阴极缓蚀剂,它在阴极部位产生氢氧化锌（zn（oH32）沉淀,起保护膜的作用。

混合型缓蚀剂，烷基胺类缓蚀剂具有极性基团,能在清洁的金属表面形成单分子膜。

一般情况亲水基团吸附在金属表面,而疏水基团朝向水,这样形成一道叠壁,阻止水与水中溶氧向金属表面的扩散,起到了缓蚀作用。

目前应用较多的是聚磷酸盐与锌盐联合使用的缓蚀剂。

（3）涂料及盖用涂料覆盖的方法使金属与循环水隔绝,对控制腐蚀有良好效果,而且涂料耐高温而又几乎不影响传热效果,如环氧氨基树脂涂料。

四、总结综上所述，水管道中的水垢主要由循环水中碳酸钙、碳酸镁等离子化合物组成。

当水垢全面覆盖住循环水管道时，不会发生腐蚀；因此，控制水垢的产生主要可以采取降低水中氧化钙的含量、热力法降低氧离子含量、管道内壁涂料覆盖以避免直接和水接触等办法；而控制腐蚀的方法有热力除氧、加缓蚀剂（阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂和混合型缓蚀剂）、涂料覆盖等。

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