软化水腐蚀铸铝锅炉机理

浏览: 作者: 来源: 时间:2020-06-24 分类:
金属材料通常含有大量的杂质及非金属夹杂物。金属上的表面膜往往是不均匀的,当金属表面层存在化学不均匀性或物理缺陷(缝隙、裂纹、小孔穴等)时,点蚀就容易在这些薄弱环节上发生。腐蚀刚开始时,金属整个表面都同含氧溶液接触,因此无论是在金属表面蚀孔内还是蚀孔外金属表面上,都进行着以氧还原作为阴极反应的腐蚀过程。蚀孔内溶液中的溶解氧只能靠扩散进入,由于蚀孔的几何形状及腐蚀产物的限制,使蚀孔外部本体溶液中的溶解氧很快就耗尽了,从而中止了蚀孔内的氧的还原的阴极反应,阻止了蚀孔内的微电池反应,而使蚀孔内金属表面(阳极区)同蚀孔外自由暴露表面(阴极区)之间组成闭塞腐蚀电池。在蚀孔内发生下面腐蚀反应:

金属材料通常含有大量的杂质及非金属夹杂物。金属上的表面膜往往是不均匀的,当金属表面层存在化学不均匀性或物理缺陷(缝隙、裂纹、小孔穴等)时,点蚀就容易在这些薄弱环节上发生。腐蚀刚开始时,金属整个表面都同含氧溶液接触,因此无论是在金属表面蚀孔内还是蚀孔外金属表面上,都进行着以氧还原作为阴极反应的腐蚀过程。蚀孔内溶液中的溶解氧只能靠扩散进入,由于蚀孔的几何形状及腐蚀产物的限制,使蚀孔外部本体溶液中的溶解氧很快就耗尽了,从而中止了蚀孔内的氧的还原的阴极反应,阻止了蚀孔内的微电池反应,而使蚀孔内金属表面(阳极区)同蚀孔外自由暴露表面(阴极区)之间组成闭塞腐蚀电池。在蚀孔内发生下面腐蚀反应:
Fe— Fe +2e
随之发生水解,生成H
Fe2 +2H20-*'FeOH +H
随着腐蚀的进行,蚀孔内的H 浓度增加,pH值降低,使蚀孔内呈酸性,加速了孔内铁的溶解。在蚀孔口,FeOH FeE 被溶解氧氧化:
4FeOH + 02+4H --4r~OS2 +2H20
4re2 +O2+4H --4re3 +2H20
反应产物随后发生水解:
FeOH2 +H2O— Fe(0H) +H
Fe3 +HEO-*'FeOH2 +H
04和铁锈的沉积:
2FeOH2 +Fe +H2O—}Fe3O4+6H
Fe(OH)2++OH— FeOOH+S20
在蚀孔外部,溶解氧还原:
02+2H20+4e--~40H
铁锈的还原:
2FeOOH-*'Fo3+ H20
这一区域由于阴极产生的OH-导致pH值增大而钝化,并且部分地受到蚀孔内部阳极过程所释放的电子的阴极保护作用。这样就构成活化(孔内)一钝化(孔外)腐蚀电池,促使孔内金属不断溶解,蚀孔外表面发生氧的还原。由于点蚀的过程具有自催化特征,从而促进腐蚀破坏的迅速发展。
5 软化水腐蚀的影响因素
(1)溶解氧浓度的影响
软化水中的溶解氧对金属腐蚀起着重要的作用,它起着阴极去极化剂的作用,促进金属的腐蚀。即使在氧浓度很低的情况下,也能引起严重的腐蚀。随着氧含量的增加,腐蚀速度加快。
(2)Cl-的影响
氯离子的极化度高,半径小,因此具有很高的极性和穿透性,易优先吸附于金属表面,特别是在金属表面成膜有缺陷或薄弱处或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔处密集。在孔蚀发展过程中,随着蚀孔内金属离子的不断增多,为保持电中性,孔外C1-优先向蚀孔内迁移,引起蚀孔内进一步酸化,使蚀孔内处于HCI腐蚀环境下,促使孔内金属的不断溶解,并伴随着H 的生成,反应如下:
2HCl+Fe-*'FeC12+H2
溶液中cl-的存在,加速了孔蚀的自催化腐蚀过程,Cl-浓度越高,孔蚀速度越快。(3)pH值的影响
碳钢在pH值为4~10的水中,腐蚀速率几乎不变,由溶解氧的浓度扩散控制整个腐蚀过程,氧扩散速率不变,腐蚀速率也不变。当pH值小于4时,氧化物覆盖膜溶解,阳极反应既有析氢反应,又有耗氧反应,腐蚀速率不再受氧浓度扩散所控制,而是两个去极化反应的综合,腐蚀速率显著增大。当pH值大于10时,铁的表面形成钝化膜,腐蚀速率很低,但水中含有cl-时,铁的表面钝化膜不能出现,随着氧浓度的增大,腐蚀速率增大。
(4)温度的影响
对于氧扩散控制的密闭系统的腐蚀,腐蚀速率随温度升高而增大,这是因为加热时氧的浓度没有下降,并且温度升高氧和cl-的扩散速度明显加快所致。
(5)流速的影响
提高流速会加快氧到达金属表面的速度,自然也增加了碳钢的腐蚀速度。当水中存在一定量cl-时,碳钢不可能钝化,这时流速增加带来了更多的氧,腐蚀速度将加快。对碳钢,允许的最大水流速度是15ms。但是,当水流速度低于03ms时,腐蚀产物和污垢的沉积加剧,会造成垢下局部腐蚀。
(6)盐浓度
水中所含的无机盐浓度高,介质的导电率也高,电化学腐蚀速度加快。在工业水中,溶解性固体的浓度变化对腐蚀速度的影响是复杂的,既要注意cl-等侵蚀性离子的腐蚀作用,也应考虑HC0;和溶解性固体等因素可能形成保护性垢层而降低腐蚀速率。
6 软化水腐蚀的防护措施
(1)加强水质管理,严格控制有关指标,符合工艺规定要求;
(2)在软化水生产过程中,增加除盐设备,除去大部分盐分;
(3)采用先进的除氧设备,将软化水中的溶解氧除去;
(4)合理设计软化水流速,同时避免换热器、管线存在死角及不流动区;
(5)采用涂料防止碳钢冷却器产生腐蚀;
(6)选用抗腐蚀强的材质管线和设备,如:12Cr2A1MoVCrSMo等;
(7)采用阴极保护或牺牲阳极保对重要的管线、换热器进行保护。
(8)使用软化水缓蚀剂,RUN-311软化水缓蚀剂等市面上好的药剂。