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1、第二节 冷却水的腐蚀控制,1.冷却水中金属腐蚀的机理2.影响腐蚀的因素3.腐蚀的形成4.腐蚀抑制剂5.增效掺合剂,1.冷却水中金属的腐蚀,阳极区 Fe Fe2+2e 阴极区 1/2O2+H2O+4e 4OH-沉淀反应 Fe2+2OH-Fe(OH)2总反应 Fe+1/2O2+H2O Fe(OH),1/2O2+H2O,2OH-,Fe2+,Fe(OH)2,Fe,2e,2e,2e,阳极区,阴极区,2.影响腐蚀的因素,（1）化学因素 pH值、溶解盐、溶解气体、悬浮物、（2）物理因素 金属相对面积、温度、热传导、流速、不同的金属、冶金学方面（3）微生物,pH值,当pH值降低时腐蚀就增强。当低于4.3时（游
2、离无机酸度区)，影响腐蚀的最有效因素是pH值，即增加氢离子浓度能加剧腐蚀。金属铁的腐蚀当pH 增加到4.0时，其特点与溶于酸的金属相同；界于，腐蚀率受到影响要小些（氧去极化是主要因素)；pH增加到12以前，腐蚀速率不断下降，达到12时腐蚀率最小。再继续增大，腐蚀率又开始增大。,pH值对腐蚀速率的影响,腐蚀速率和pH值的关系曲线,溶解固体,溶液电导率的升高使初期腐蚀速度也升高。像Cl-、SO42-等腐蚀性离子，可以破坏金属的阳极氧化保护膜，从而进一步加速腐蚀。构成硬度和碱度的离子对腐蚀却有抑制作用。在电解质浓度高的水中，氧的溶解度下降，所以含盐量高时腐蚀速度降低。,溶解固体对腐蚀速率的影响,溶解
3、气体（1）,(1)溶解氧溶解氧的数量与水温、水压、暴露于大气的水面积直接有关。起去极化作用，会促进腐蚀。当水中含氧不一致时（金属表面疏松的沉积物、盐类的沉淀或悬浮物、微生物造成的沉积物)，会形成一个氧浓差充气电池，表现形式为垢下腐蚀。引起点蚀或凹陷腐蚀。发生点蚀时,其后果要比在在面积上产生同样的金属失重更为有害。强烈的点蚀可以使金属产生较深的穿透，并在这些穿透点处迅速破坏。,不同温度时氧含量对腐蚀的影响,溶解气体（2）,(2)二氧化碳溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，有利于氢的逸出。(3)氨会选择性地腐蚀铜：NH3+H2O=NH4OHNH4OH+Cu2+=Cu(NH3)2+H2O(4)硫化氢导致
4、pH降低；与铁形成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐蚀。,温度,温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。增加扩散量能使更多的氧到达金属表面，导致腐蚀电池去极化；过电压下降时，因析氧而导致去极化；粘度下降有利于阴阳极去极化，即有利与大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。在金属相邻的区域内，温度不同，就会加剧点蚀，热的部位为阳极，冷的部位为阴极。因素之间也是相互影响的。温度升高，氧含量降低，使腐蚀速度降低。,温度对腐蚀速率的影响 温差产生的自发电池,金属相对面积,腐蚀速率与阴极和阳极面积的比率成正比关系。不同金属：镍-钢结合时，镍为阴极。采用管-管板连接，钢-镍则腐蚀
5、加剧；镍-钢增腐蚀小得多。同一金属：钝化膜破坏。,流速,流速增加使腐蚀速度增加。在高流速区域，层流区的厚度减少，氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。,流速对腐蚀速率的影响,湍流和携带空气对冷凝器内管线腐蚀的影响,淡水的流速对碳钢腐蚀速度的影响,不同金属,不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。金属溶解并以离子形式进入水中的趋势取决于金属及其离子间的电极电位。不同金属的电极电位随离子浓度、温度、腐蚀环境而变化。,冶金学方面,金属的均匀性：非均相金属的夹杂区、晶粒结构的金属化合物上的夹杂区金属表面状况：表面总有缺陷，如划痕、裂纹
6、等；静态应力：交变应力,微生物,使得氢新陈代谢，导致腐蚀电池去极化。厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；某些种类的细菌还会产生酸性化合物；去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可使硫酸盐生成硫化氢；硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。,3.腐蚀的形成,(1)均匀腐蚀(2)点蚀(3)侵蚀(4)选择性腐蚀(5)电偶腐蚀(6)腐蚀疲劳(7)缝隙腐蚀(8)水线腐蚀(9)开裂腐蚀（应力腐蚀开裂）,(1)均匀腐蚀,这种形态的腐蚀在整个表面上产生均匀的腐蚀率，最终结果使金属全面变薄。通常在冷却水系统中它不是最重要的，因为在中性操作条件下能够预测结构材料的腐蚀率。但是为控制pH有时加酸过量能导致全面腐蚀。,(2)点蚀,一种破坏性
7、大且难以及时发现的腐蚀形态。小孔腐蚀在金属表面上一些小的、分散的部位进行，但总的金属损失是很小的。一般处于钝化的金属，在含有活性阴离子(如氯离子)的介质中，氯离子能优先地、有选择地吸附在钝化膜上把氧离子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔蚀核）。在自腐蚀条件下，在含氯离子的介质中有溶解氧或阳离子氧化剂(如FeCl3)时，能促使孔蚀核长大成蚀孔。蚀孔成为表面上的局部阳极区，围绕阳极的是大阴极，蚀孔不断发展。在蚀孔内部常常产生高浓度的金属氯化物，并水解而产生酸性pH环境，蚀孔内的反应形成自催化反应，最终引起基体金属穿孔。,蚀孔一般沿着重力
8、方向发展，在水平管道的底侧更经常地发现蚀孔。影响小孔腐蚀的因素包括氧浓度差、金属活性差(电偶腐蚀)、盐浓度差、pH差、流速差、金属表面状态差和温度差等。点蚀深度与大阴极和小阳极的面积比率成正比关系。点蚀系数：点蚀深度对平均腐蚀深度的比率值。,疏松垢下的点蚀,（3）侵蚀,是在高流速条件下形成的。分为冲击腐蚀和气蚀两种。冲击腐蚀在高流速和腐蚀环境的条件下，含溶解固形物和悬浮物或所携带的气体含量较高的水中，氧化物的钝化膜常遭受破坏，其腐蚀的特征是形成深的凹坑（最常见的有马蹄状），但凹坑中无腐蚀产物。如换热器管束的入口、节流区、直角弯管及弯头处受水侵蚀最严重。铜及其合金。海军黄铜、铝黄铜和铜镍合金较能
9、抗冲击腐蚀。影响冲刷腐蚀的因素很多，但流速似乎是一个主要因素，另外包括溶解氧、pH、温度和水质。在充气水中的腐蚀随氯离子含量增加和pH降低而增加。,受冲击腐蚀的金属断面,气蚀,气蚀与冲刷腐蚀相似，均是通过机械力损坏金属的外表面。大多数的冲刷腐蚀损坏发生在铜和铝等金属上，而气蚀最常发生在软钢上。虽然冲刷腐蚀通常导致金属表面上形成凹坑，但是受到气蚀侵蚀的金属呈现麻点状外观。当水流到较高压力时,低压区形成的气袋发生破裂,产生很高的冲击压力,破坏氧化保护膜。在流速高、压力变化大，且含溶解气体或渗入气体的水中易发生。溶解氮含量高时会加剧气蚀。在冷却水系统中，在泵叶轮的吸入侧、泵的肘管、管网系统的直角弯管
10、、球阀或闸阀的出水侧、狄塞尔引擎夹套的衬筒上最常发生气蚀。就狄塞尔夹套而言，强烈振动是造成气泡形成和消失的原因。,（4）选择性腐蚀,合金中的某一种元素首先被侵蚀，从合金主体中被浸提出。A.脱锌腐蚀含铜量小于85的黄铜会发生一种特殊的腐蚀形态，称之为脱锌。这种选择性地除去锌，遗留下来的是没有结构强度的海绵状铜的沉积物。表面呈淡红色，而不是黄色。一般认为是铜和锌都溶解，然后铜再沉积。全面受到腐蚀的地方称之为层状脱锌，深的小孔状腐蚀称之为栓状脱锌。铜质的堵塞物时常充满蚀孔，但很多堵塞物从蚀孔中冲洗掉。蚀孔完全穿透管壁是常见的。通过红色的再沉积铜和黄色的黄铜对比容易识别这两种形态的脱锌。,当存在氧的浓
11、度差、低流速、高温、酸性和碱性介质和曝气的水，会加剧这种侵蚀。脱锌有两种：栓式（在高盐水中，涉及面积小，但穿透很深）和层式（面积大且均匀，沿整个金属表面发生）。锌含量在发生脱锌的范围内时，层状脱锌似乎在锌含量较高的黄铜上和酸性环境中发生，栓状脱锌在锌含量较低的黄铜上比较普遍。它最常在碱性、中性、或微酸性环境中发生。一般地说，在滞留或低流速水中发生脱锌，其他影响的因素包括温度升高、水中溶固含量高、表面有多孔无机垢或微咸水。,B.石墨化作用铸铁会选择性地失铁，金属保持一个弱石墨和氧化铁结构。石墨的过电压很低，会由于氧的放出而导致侵蚀蔓延。通常情况下，晶粒边界首先受到侵蚀，然后逐步蔓延。在低pH值、
12、高含量溶解固体、硫化氢气体之类的酸性污染物会加速石墨化作用。C.脱铝腐蚀通常在海水环境中发生。,（5）电偶腐蚀,当两种不同金属在导电的水中相互接触时，就发生电偶腐蚀。活泼金属的腐蚀往往会发生在活泼金属和比较贵重金属的接触处。如果溶液导电性强，对活泼金属的腐蚀会发生在远离两种金属接触处。电偶腐蚀的强度与相接触的金属相对表面积有关。大阴极和小阴极相联接会加剧电偶腐蚀而引起比较活泼的金属急剧溶解。相反的情况下产生的电偶电流很小。溶液的导电性和温度将加速电偶腐蚀。腐蚀抑制剂有助于降低腐蚀严重性，但常常不能排除电偶腐蚀。在实际应用中，不可能在所有的情况下使用相同的金属。尽管如此，能够采取措施将电偶腐蚀降
13、至最小。宏观电池存在时，所使用的活泼金属面积应该大，而比较贵重的金属面积应该比较小。例如：黄铜阀门应该和钢管组合使用，反过来是不行的。钢螺栓能和铝板一起使用，但是铝螺栓不能和钢板一起使用。,（6）腐蚀疲劳,腐蚀疲劳是腐蚀和交变应力共同作用的结果。和应力腐蚀不一样，它对环境没有特定的要求。产生腐蚀疲劳除了四周有腐蚀介质外，还必须有产生交变应力的条件。应力可以是振动、交变热应力、或水锤。振动时常会导致管子间相互摩擦，从而出现磨损的痕迹。在显微镜下，腐蚀疲劳裂纹具有圆的顶端和少许分支，而应力腐蚀裂纹是枝状的并具有细尖的顶端。此外，腐蚀疲劳断裂常常是穿晶的，而应力腐蚀裂纹可能不是晶间裂纹就是穿晶裂纹。
14、,腐蚀疲劳具有一些明显的特征，这些特征有助于对它的鉴别。疲劳断裂常常只有一种主要的裂纹组成。腐蚀疲劳除了使其断裂的腐蚀疲劳裂纹外还有许多裂纹。疲劳裂纹常常是洁净的，但有时会含有沉积物。氧、pH、温度和离子浓度对腐蚀疲劳皆有作用。这些因素中，有些是可以控制的。腐蚀抑制剂可用来控制腐蚀疲劳。,（7）缝隙腐蚀,缝隙处会聚集侵蚀性离子，产生氧浓差，因而难以达到钝态。侵蚀程度与阳极缝隙的面积和周围的阴极面积的比率成正比关系。要钝化这些区域，要加大腐蚀抑制剂的剂量。要发生隙缝腐蚀，滞流水必须通过一个小的隙缝和本体溶液相接触产生浓差电池。其腐蚀机理与小孔腐蚀相似，由氧浓差电池、氯离子和酸自催化作用而引起。通
15、常具有钝化膜的金属(如不锈钢)对这种腐蚀有较高的敏感性。在发生明显的隙缝腐蚀之前，时常有6个月或1年的滞后期。一旦开始，腐蚀常常很迅速。,（8）水线侵蚀,在未充满水的配水系统或热交换器以及各种容器内都有一个三相区：上部是空气，下部是冷却水和金属本身。三相的存在会同时产生充气浓差电池和缝隙腐蚀。在金属和交界的弯月面部分容易发生氧的去极化，这一充满气体的部分成为阴极，而紧挨着它的金属区则为阳极。一般用阴极抑制剂来克服水线侵蚀，但剂量要适当。,（9）应力腐蚀破裂,应力腐蚀破裂是一种特殊的腐蚀破坏形态，它需要腐蚀环境、对应力腐蚀的敏感性、拉应力等三个条件。应力可以是外加应力，也可以是残余应力。两种形式
16、：A.晶间开裂腐蚀 产生于晶粒边界之间；一般出现在阳极晶粒的边界。如奥氏体和马氏体不锈钢的应力腐蚀。金属在制造过程中常处于应力状态，会在垂直于应力方向上开裂。在高温、高氯化物浓度或腐蚀条件的存在，都会促使晶间腐蚀开裂。B.穿晶开裂腐蚀 穿过晶粒。发生在反复承受应力的条件下发生。纯金属抵抗穿晶开裂的能力较强。,对奥氏体不锈钢而言，由于应力腐蚀破裂而发生断裂时，裂纹常常很多而且分枝，这种破裂一般是穿晶的。此外，产生这种腐蚀形态的特定环境是含有氯离子和氧。温度较低时有助于减少不锈钢应力腐蚀破裂的危险。在150F以下通常不出现应力腐蚀破裂。在奥氏体不锈钢上产生裂纹的地方，应该考虑改用对应力腐蚀破裂不敏
17、感的铁素体不锈钢。在氨或胺存在时，黄铜对应力腐蚀破裂是敏感的。值得注意的是，只需要少量的氨，同时在环境温度下就能发生断裂。通常在含锌量超过20的黄铜会发生破裂。铝合金虽然不是主要的结构材料，但是在氯离子和氧存在时，再加上应力也会产生破裂。,应力腐蚀开裂的裂纹方向,晶间和穿晶开裂腐蚀图,4.腐蚀的控制,（1）水质的工艺控制：提高pH、添加难溶性离子（2）涂料（3）电化学保护（牺牲阳极、外加电流阴极保护）（4）选用耐蚀材料（5）添加缓蚀剂,提高pH值,在没有溶解氧的溶液中，铁的腐蚀电位总是在a线以下。在pH9.5时，铁的自然腐蚀电位处子腐蚀区内，此时铁将发生析氢的腐蚀。随着水pH值的增大，铁的腐蚀
18、电位逐渐接近铁的稳定区，故铁的腐蚀速度将随pH位的增大而降低。在pH9.512.5时，铁的自然腐蚀电位靠近稳定区的边界。此时，铁的电位实际处于Fe-Fe3O4体系的平衡电位，Fe变为Fe3O4，腐蚀速度变得很小。,在有溶解氧存在的溶液中，铁的腐蚀电位与无溶解氧存在时相比明显升高。在pH8.0时，氧虽能使铁的腐蚀电位升高，但还不足以进入钝化区，铁的自然腐蚀电位仍处于腐蚀区内，此时，氧将使铁的腐蚀速度增加。当pH8.0时，氧使铁的表面生成一层-Fe2O3的钝化膜，铁的腐蚀电位升高而进人钝化区内。在水中没有氯离子的情况下，铁将得到保护。因此，在pH=8.0附近，铁的自然腐蚀电位-pH曲线(虚折线)上
19、有一个电位突跃，形成一条折线。在敞开式循环冷却水系统中把冷却水的pH值提高到大于8.0的碱性区域，例如提高到其自然平衡pH值(8.09.5)，对于控制碳钢的腐蚀十分有利。此时，碳钢将易于钝化。,冷却水的pH值对碳钢腐蚀速度的影响,碳钢在冷却水中的腐蚀速度随水pH值的升高而降低。当冷却水的pH位升高到8.09.5时，碳钢的腐蚀速度将降低到0.2000.125mm/a，接近于循环冷却水腐蚀控制的指标（腐蚀速度0.125mm/a。此时应采用碱性冷却水处理方案，仍需要添加缓蚀剂以进一步降低腐蚀率，以满足设计规范的要求。,添加难溶性离子,在天然水中，一些构成硬度的盐类易与碱度或不溶性阴离子之间的相互作用
20、也能形成难溶性的物质，如CaCO3、Zn(OH)2、Ca3(PO4)2、CaSiO3、Mg(OH)2等.若能有效地控制这些物质的沉积速率，它们极易在金属表面形成一层致密的保护膜，从而抑制了金属的腐蚀。因此，从这个意义上讲，膜与垢存在一定的转化关系。,Langelier指数、Ryznar指数、Puckorius指数、推动力指数、侵蚀性指数等指数判断水质是否腐蚀的依据是碳酸钙的析出与否;Larson指数、Casil指数、Riddick腐蚀指数、Pisigan-Singley腐蚀速率计算式中等反映了碱度和钙离子对腐蚀的抑制效应。Harris和Marshall发现冷却水中的结垢趋势是决定铁腐蚀速率的主
21、要因素，而一些有害离子，像Cl-，SO42-则相对要次要。因此在有碳酸钙析出的循环水系统中，腐蚀并不是一个主要的问题。,阳极部位的相对数量和它们的面积大小与水的pH值有很大的关系。当pH值上升时，阳极部位的数量会减少，而面积同时变大。一般认为，在pH值77.4范围内，高碳酸盐硬度的水所产生的碳酸钙保护膜，对控制腐蚀的作用较好。反之，在较高的pH值时，从低硬度低碱度水所产生的碳酸钙保护膜，作用就要差一些。这实际上是说当pH值过高超过7.4时，碳酸钙保护膜的保护作用会差一些，但实际上也有例外的情况。,为了形成碳酸钙保护膜，就要使溶液中的碳酸钙处于过饱和状态，即饱和指数 pH-pHs0。为了形成一层
22、薄的、致密的保护膜，CaCO3沉积的速度应该慢一些，过快的CaCO3沉积会形成一种较疏松的膜，所起的保护效果比较差。一般的沉积速度是随着过饱和的程度而增加的，但还有其它一些有关因素，如氧化铁和碳酸钙可以形成沉淀的核心而起促进作用，而锌盐则起碳酸钙沉淀的减速作用，聚磷酸盐甚至对过饱和碳酸钙溶液起了沉淀的稳定作用。,通常从计算方便来考虑，由于饱和指数不能反映碳酸钙沉淀量的多少，为了控制沉淀的速度，可以按结垢指数2pHspHeq6作为控制的最佳条件。由于水原来是腐蚀性的，故饱和指数pHpHs0，结垢指数2pHspHeq6。为了能形成碳酸钙保护膜来控制腐蚀，可通过增加水中Ca2和碱度，使得饱和指数pH
23、-pHs0，结垢指数2pHspHeq6。如在水里投加石灰是增加Ca2和碱度的含量的最经济的办法。石灰的投加量要先用搅拌试验找出一个大致的范围，在按这个量投加后，再观察水中含铁量的变化和保护膜形成的情况，就可以逐渐得出正确的加药量和饱和指数及结垢指数的控制数值。,在碳酸钙膜形成的同时要防止严重的结垢，以减少污垢对换热器传热效果的影响。因此，在投加缓蚀剂的同时，再辅以阻垢分散剂，有效地控制膜的厚度23,24，即可收到良好的效果。总之，利用水的硬度、碱度，控制其沉积速率以形成碳酸钙膜，是一个比较经济的防腐方法，具有成膜速度快、与其它类型的保护膜具有良好的协同作用等优点。,但这种碳酸钙膜并不是沿着整个
24、管长连续存在的，它开始出现于腐蚀电池的阴极部位，由于阴极有过剩的OH-，OH-与HCO3-反应生成CO32-,CO32-与Ca2+反应生成CaCO3,CaCO3膜的延伸就覆盖了阳极部位，当阳极部位面积不大时，整个腐蚀电极反应就会得到控制，因此是很有效的控制腐蚀的方法。反过来说，当阳极部位面积很大时，由阴极部位延伸过来的保护膜不能把全部面积覆盖住，控制腐蚀的效率就会低一点。,（2）涂料,A.防腐阻垢涂料的基本组成B.防腐阻垢涂料的作用机理C.常用防腐涂料,A.防腐阻垢涂料的基本组成,树脂基料:涂料配方中的成膜成分。防腐颜料:填料：改进液体涂料的流动性从涂膜的机械性能、渗透性、光泽和流动性。常用的
25、填料有：重晶石、瓷土(高岭土)和大白粉(CaCO3)等。溶剂：溶剂是用于溶解基料和改善涂料粘度的挥发性液体。如：甲苯、二甲苯、丁醇、丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。其他 A.杀生剂(又称杀菌灭藻剂)用于防止霉菌在涂膜上生长而引起涂膜降解或防止海洋生物在涂膜上附着。如偏硼酸钡、氧化锌、氧化亚铜和三丁基氧化锡等。B.颜料分散剂是使颜料和填料均匀地分散于整个液体介质中的物质。它们是一些表面活性剂。,树脂基料,涂料配方中的成膜成分。可分为转化型和非转化型购大类。转化型涂料是以未聚合或部分聚合的形式而应用的材料，施工于基体上经聚合反应后，它们可以形成固体涂膜；氨基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂
26、、氯磺化聚乙烯树脂、呋喃树脂、硅树脂、大漆等；非转化型涂料则是以分散或溶解在介质中的树脂基料为基础的。将它们施涂于底材表面上，当分散介质或溶解介质挥发后，它们便在底材表面上留下牢固附着的涂膜。氯化橡胶、乙烯类树脂、沥青等。,防腐颜料,化学防腐颜料有：铬酸锌(ZnCrO4)、四盐基铬酸锌：ZnCrO4.4Zn(OH)2、铬酸锌钾 K2CrO4.3ZnCrO4.zn(OH)2、锌铬黄（其化学成分变动于与之间）、磷酸锌Zn3(PO4)2、碱式硅铬酸铅(PbO.CrO3.SiO2)、红丹和锌粉、铝粉等。物理防腐颜料有：氧化铬、铁红和云母氧化铁。,B.防腐阻垢涂料的作用机理,屏蔽作用:涂料干燥后在金属表
27、面形成一层连续的牢固附着的薄膜。涂层应连续致密牢固。缓蚀作用:防腐颜料在涂层内金属表面的局部浓度可以保持在较高的水平上，从而发挥其缓蚀作用。阴极保护作用:有些涂料中含有大量的电位较负(较活泼)的金属粉末，如富锌涂料。PH缓冲作用:氧化锌能提高冷却水防腐阻垢涂料的pH值,减轻冷却水对碳钢的侵蚀性。抑制结垢:涂膜使冷却水不能与被涂覆的金属表面相接触,水中的成垢离子只能在涂料表面上而无法在金属表面上生成水垢。由于涂膜一般是非极性的有机化合物，而水垢则是一些极性的无机化合物(无机盐类)，因此，水垢与涂膜的结合力就很弱。再加上涂膜表面很光滑，水垢很难在它们上面附着。,C.常用防腐涂料,环氧三聚氰胺甲醛
28、环氧酚醛防腐阻垢涂料环氧糠酮树脂改性防腐阻垢涂料环氧漆酚钛防腐阻垢涂料,环氧三聚氰胺甲醛,是三聚氰胺和甲醛的缩合产物，在丁醇介质中醚化及缩聚而成，并溶解在过量的丁醇之中。具有较好的耐化学性，涂膜的柔韧性好、颜色浅，光滑致密，抗水汽渗透性好。环氧树脂与三聚氰胺甲醛树脂的质量比在70：30时涂料的性能最好。在不用酸催化时烘烤温度为190一205，烘烤时间为30min。底漆中加有以四盐基铬酸锌和磷酸锌为主的化学防腐颜料和以云母氧化铁、滑石粉为辅的物理防腐颜料。面漆中则加入了三氧化二铬和石母氧化铁作为防腐颜料，加入偏硼酸钡作为杀生刘，以防止涂层被冷却水中的霉菌所破坏。,环氧酚醛防腐阻垢涂料,环氧酚醛型
29、涂料是以高分子固体环氧树脂和特种补强酚醛树脂反应物作为成膜物质，再加颜料、助剂、溶剂等组成。耐酸碱盐溶液、耐溶剂、耐水、耐油、耐温可达180；该涂料形成的涂层坚硬光滑、抗冲、抗磨。涂料中加入了导热耐磨耐腐蚀的金属颜料，所以它具有优良的导热性和阻垢性。,环氧糠酮树脂改性防腐阻垢涂料,环氧糠酮树脂改性徐料是以环氧糠酮树脂为成膜物，再添加溶剂、金属颜料、增塑剂、固化剂等组成的双组分涂料。该涂料耐酸碱盐溶剂、耐水、耐油，可常温固化，施工方便。对金属附着力强，涂层坚硬，耐温可达150。对酸碱的耐蚀性能尤佳。,环氧漆酚钛防腐阻垢涂料,环氧漆酚钛涂料是以中国生漆为主要原料经与环氧树脂、甲醛、有机钛酸脂反应改
30、性而得的树脂为成膜物，再调配多种颜料而组成的单组分常温或高温固化涂料。该涂料除具有耐酸、碱、水、海水的腐蚀性外，还具备突出的耐热、耐油性能和耐高温性能(耐温可达300)。不但可用在一般水冷器上，而且可用在炼油行业的热油换热器上。,（3）电化学保护,阴极保护是籍助于直流电流从被保护的金属周围的电解质中流入该金属，使其电位负移到指定的保护电位范围内，从而使其免于腐蚀的一种方法。由于被保护的金属为阴极，-阴极保护。电化学保护技术在循环冷却水中应用时，一般考虑到整个冷却水系统不采取任何保护措施而只对个别设备进行保护，或已经在冷却水系统采用水处理药剂等保护措施，但个别设备的腐蚀速率仍达不到设定的值。电化
31、学保护可分成：外加电流阴极保护 牺牲阳极式的阴极保护。外加电流阳极保护：由于冷却水不属于氧化性的介质，一般不 宜采用阳极保护技术。,外加电流阴极保护,把用水设备绝缘后连接到直流电源的负极，用钛镀铂、铌镀铂、铅合金、铁合金等等组成的阳极材料进行阴极保护。参考电极：选用Zn电极、Ag-AgCl。安装在电偶作用最大处附近，远离阳极。优点：在冷却水的流速和组成不断改变时，阴极保护电流可以人工或自动调节，以便在整个时间内都能提供充分的保护。参数：阴极保护的电位、阴极保护电流密度：总电流：先计算换热器中水室和管板暴露于水中的总面积，再根据所需的保护电流密度，估算出阴极保护所需的总电流。,牺牲阳极保护,利用
32、浸在冷却水中呈现较低电位的锌、镁和铝合金等金属与被保护金属组成腐蚀电偶，使安装上去的阳极材料腐蚀并定期更换而保护用水设备。选择的牺牲阳极材料应具备：与被保护的金属的电偶序相差甚远，在冷却水中的电位要稳定，腐蚀产物要溶于水，但不污染水，不容易阳极极化，自溶量要小、产出电流要大、电流效率要高、价格要合理，安装拆卸要方便。如锌合金、镁合金、铝合金和软铁等。结构：板状，表面积为2。在海水中每个阴极的电阻为0.3-0.5，淡水中为30-50。安装：数量取决于所需的总电流和电流的分布。阳极的消耗速率取决于水温、流速和电阻率。,（4）选用耐蚀材料,耐蚀金属材料：铜合金、不锈钢、铝等制成的换热器；耐蚀的非金属
33、材料：石墨、搪瓷、玻璃等制成非金属换热器。新型材料换热器：钛和钛合金换热器、254SMo全奥氏体不锈钢换热器、铝镁合金换热器、氟塑料换热器、聚丙烯换热器等。往往在更为苛刻的条件下满意地工作，解决换热器管束冷却水一侧(例如使用海水作冷却水时)的腐蚀、换热器管束工艺介质一侧的腐蚀、冷却水一侧的腐蚀。,一般来说，钛和钛合金换热器是用海水冷却的凝汽器和冷却器较为理想的冷却设备，但是其投资较大。氟塑料换热器的耐蚀性很好，又不易结垢，但其适用的温度和压力范围远不如一些常用的金属换热器：聚丙烯换热器的耐蚀性也较好，但不宜应用于氧化性介质，且适用的温度和压力范围比氟塑料换热器更窄：由于强度和导热系数小，塑料换
34、热器不宜制成大型的换热器。采用耐蚀材料制成换热器防止冷却水系统中金属腐蚀，其优点是运行时的技术管理比较简单、方便；缺点是换热器的价格较贵，投资较大。,聚丙烯,工业生产的等规聚丙烯是一种白色无臭无味的固体，相对密度为。耐热性高，使用温度范围为+30-140，韧性和耐蚀性都很好其拉伸强度为337-422kg/cm2、弯曲强度为422-562kgcm2、冲击强度为1.07-4.3kgcm/cm2,聚丙烯在聚氯乙烯不能使用的温度(80-120)范围内,仍能作为耐蚀材料使用。聚丙烯换热器的特点 耐蚀性优良：浓磷酸、40的硫酸和盐酸、碱或盐的溶液。不适用于发烟硫酸、浓硝酸和氯磺酸等强氧化性介质。在室温下、
35、聚丙烯几乎不溶于所有溶剂中，但在80以上的高温下芳香烃和氯代烃对聚丙烯有溶涨作用。换热器的换热表面在水中不易腐蚀和结垢。聚丙烯的耐热性能较好，推荐的最高工作温度为ll0-120。用聚丙烯制作换热器时最大的缺点是纯聚丙烯的导热系数太小。仅为0.14W/（mK）0.127kcal(mhC)，只有金属的几百分之一，为了补救这一缺点，通常需要把它制成薄壁细管式的换热器。,石墨改性聚丙烯换热器,石墨导热系数高达116-228W/(mK)100-110kcal(mh)，且耐蚀，用石墨对聚丙烯进行改性，可以使聚丙烯的导热系数提高。随着石墨含量的增加，导热系数增大，线膨胀系数减小，弹性模量增大。但拉伸强度，冲
36、击强度和焊接性能降低。石墨改性聚丙烯中的石墨含量采用4050。工作温度范围为-10+120；工作压力：壳程02MPa，管程0.3MPa。优点：容易制造，价格低廉、耐蚀性和耐热性好、导热系数高。缺点：较脆，使用时由于应力(冷热变化引起的)和震动等原因，常会引起列管断裂。不能熔融焊接，加工换热面积较大的石墨改性换热器有一定困难。,钛换热器,特点 钛特别易于钝化。钛的钝性有三个特点：致钝电位低，容易钝化。阳极极化曲线上的钝化区很宽，不易过钝化。耐氯化物腐蚀：在海水和氯化物溶液等介质中具有很高的耐蚀性，孔蚀和耐空泡腐蚀。钛在次氯酸钠溶液(约100)、氯水、湿氯气(约75)中耐蚀。这为冷却水系统采用加氯
37、或添加次氯酸钠去控制冷却水中的微生物或海洋生物提供了方便。,钛在沸水和过热蒸汽中是耐蚀的，800时才与水起反应。这对使用钛管作发电厂凝汽器的管束去防止壳侧的腐蚀也是有利的。钛在铬酸(沸腾)、硝酸(65，约100)、浓硝酸与浓硫酸的混酸(6：4，35)中也耐蚀。钛对一些有机酸耐蚀，但甲酸、草酸在沸点时能腐蚀钛。钛的钝化与否以介质中是否有氧化剂为条件。钛对非氧化性酸，例如盐酸和稀硫酸是不耐蚀的。但如果在盐酸或硫酸中含有少氧化剂或添加有重金属离子(铬酸、硝酸、氯、Fe3+、Ti4+、Cu2+、Au3+和Pt4+),或使具有低的析氢过电位的金属铂、钯等与钛相接触，都可以抑制钛的腐蚀。这是由于后者能提高
38、阴极析氢反应的速度，从而促进钛的阳极钝化之故。钛在冷却水系统中发生腐蚀的形态主要是氢脆和缝隙腐蚀。,钛钯合金换热器,耐蚀性特点 少量钯(0.1-0.5)加入钛中能提高阴极析氢反应的速度,促进钛的阳极极化，从而使在盐酸、硫酸等非氧化性酸中原来不耐蚀的钛变为耐蚀。非氧化性酸中加入氧化剂可以使钛钯合金更易钝化。这种影响与对纯钛的影响相似，但所加氧化剂的浓度要比对纯钛的低得多。常用的钛钯合金一般含015一0.20Pd。钛钯合金在高温高浓度氯化物溶液中非常耐蚀，不产生缝隙腐蚀而纯钛在此类介质中常产生缝隙腐蚀。钛钯合金的另一个优点是不易因腐蚀而产生氢脆。钛钯合金耐蚀性的特点是既耐氧化性酸的腐蚀也耐还原性酸
39、的腐蚀。但它对强还原性酸是不耐蚀的。,254SMO全奥氏体不锈钢凝汽器,不锈钢钢中加入适量的钼、铬、镍、铜和氮，大大提高了对海水的耐蚀性，增强了机械强度。奥氏体不锈钢：AL-6X(20Cr-24Ni-6Mo)、）铁素体不锈钢 2L29-4C(29Cr-4Mo-0.4Ti)、4Ti)Monit(25Cr-4Ni-4Mo-0.5Ti)双相(奥氏体+铁素体)不锈钢 DP3(25Cr-6.5Ni-3Mo0.5Cu-3W-0.2N),254SMO不锈钢,允许的流速:在低于40的海水中，Cu-Ni合金管中允许的水流速度仅为，而钛管中和254SMO不锈钢管中允许的水流速度则为0-50m/s。总的热传导效率:
40、不锈钢的导热率较差，几乎是铜合金的一半。254SMO不锈钢管和钛管表面污垢很少的缘故。耐蚀性:在海水中，当Ti与254SMO连接时，两者都没有腐蚀；当Ti与Cu合金连接时，则铜合金腐蚀加剧，而Ti则不腐蚀。机械性能:254SMO比选用钛管具有最高的机械性能。焊接性能:采用特殊的焊条后则易于和其他材料相焊接。价格:比CuNi合金要贵一些,但与钛管及其他一些合金钢管相比，还是较为便宜的。,5.腐蚀抑制剂,（1）阳极型抑制剂：经化学吸附过程被吸附在金属表面，本身形成一层膜，或与金属离子反应后形成膜铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐（2）阴极型抑制剂：使金属形成它本身的金属氧化物保护膜。锌盐、聚
41、磷酸盐、有机膦酸盐、有机膦羧酸（3）铜缓蚀剂巯基苯并噻唑、苯并三唑、甲基苯并三唑、硫酸亚铁（4）多组分系统 重金属复合缓蚀剂：锌盐复合缓蚀剂、过渡元素复合缓蚀剂 非金属复合缓蚀剂 水处理剂的选择,铬酸盐,铬酸盐（如铬酸钠Na2CrO4 4H2O）是一种氧化性缓蚀剂，它能使钢铁表面生成一层连续而致密的含有-Fe2O3和Cr2O3的钝化膜(其中主要是-Fe2O3)：2Fe+2Na2CrO4+2H2O-Fe2O3+4NaOH+Cr2O3膜的外层主要是高价铁的氧化物，内层是高价铁和低价铁的氧化物。在钝化膜的生长过程中，铬酸盐被还原为Cr2O3。铬酸盐单独使用时的起始浓度为5001000mg/L，随后可
42、逐渐降低到维持浓度200250mg/L。铬酸盐可以较低的剂量（5-20mg/L）与其他缓蚀剂(例如锌盐、聚磷酸盐、有机膦酸盐等)复配成复合缓蚀剂使用。在保护黑色合金和许多有色合金防止腐蚀方面，铬酸盐在循环冷却水系统中是最有效的一种缓蚀剂。但由于环保的的原因，目前已不基本使用（或仅在密闭系统中使用）。,亚硝酸盐,亚硝酸盐（如亚硝酸钠NaNO2）也是一种氧化性缓蚀剂，能使钢铁表面生成一层主要成分为-Fe2O3的钝化膜，其钝化反应为：4Fe+3NO3-+3H+2-Fe2O3+NH3+N2作为缓蚀剂也有一个临界浓度，它取决于溶液中侵蚀性物质（pH值、氯离子、硫酸根离子）的浓度，亚硝酸盐在pH值低于6以
43、下时易发生分解，无缓蚀效果，pH在7.5以上，亚硝酸钠浓度通常在10001500mg/L的范围内，在pH值大于9以上时效果最好。在氯离子存在时所需亚硝酸钠浓度比硫酸根离子存在时所需的浓度小。当两种腐蚀性离子浓度趋于克分子浓度时，硫酸根离子和氯离子作用之间的差别减小。如果抑制剂和腐蚀性离子总浓度的重量比，NaNO2NaCl十Na2SO4小于1，则将出现碳钢的腐蚀。在腐蚀性离子浓度低时，抑制剂的剂量应该等于氯离子浓度并超过硫酸根离子浓度250500mg/L。因此，为了全面保护，需要300500mgL的亚硝酸钠。硫酸根离子对亚硝酸盐保护效果的影响程度比氯离子大。,应该注意到，亚硝酸根离子是一些细菌的
44、养分，这些细菌能氧化亚硝酸根，使处理方案无效，并产生粘泥沉积物，降低水的pH值。为了达到最佳的保护，非氧化性杀生剂（如异噻唑啉酮等）常常和硼砂、亚硝酸盐方案一起使用。通常和硼砂复配时，亚硝酸盐是优良的密闭系统抑制剂。到pH达8.5以上，硼砂仍使水pH不变，得到缓冲。亚硝酸盐很少用于敞开式循环冷却水系统和直流式冷却水系统，而被广泛用作冷却设备酸洗后的钝化剂和密闭式循环冷却水系统中的非铬酸盐系缓蚀剂。,钼酸盐,钼酸盐（钼酸钠Na2MoO4 2H2O）在冷却水中是一种非氧化性或弱氧化性缓蚀剂。通常需要合适的氧化剂去帮助它在金属表面产生一层保护膜(氧化膜)，如敞开式系统中的溶解氧、密闭式系统中的亚硝酸
45、盐等。钼酸盐抑制黑色金属腐蚀的机理是未定的而且是复杂的。一般来讲，钼酸根离子易和其它阴离子一起吸附在碳钢表面，和金属腐蚀下来的Fe2+形成一种非保护性的配合物。由于水中有溶解氧或其他的氧化剂，一些Fe2+被氧化成高铁状态，使得Fe2+-MoO42-转变成高铁-MoO42-，在中性和碱性水中既不溶又具有保护性。,钼酸盐处理方案既能抑制小孔腐蚀又能抑制差异充气腐蚀。钼酸盐处理对pH和温度的敏感性较小，在pH 5.58.5和较高的温度范围内均能够应用，但它们对电解质溶液较为敏感。当单独使用时，易受到腐蚀性离子（如Cl-和SO42-）的影响。在具有中等氯离子浓度（200mg/L）的水中，单独的钼酸钠（
46、Na2MoO4）剂量至少是1000mg/L，而在较低电解质溶液中，钼酸钠浓度能够降到150mg/L。当用于密闭系统中，通常和亚硝酸钠按重量比为60：40构成处理方案。钼酸盐在实际应用时，通常和其他抑制剂（如锌盐、有机膦酸盐、无机磷酸盐、亚硝酸盐和聚合羧酸盐、唑类）复合以产生起协同效应，从而降低钼酸盐的剂量，同时提高处理抑制效果。在含有中到高钙硬的水中，钼酸钙(Ca2M04)的沉淀是一个关切的问题。,磷酸盐,磷酸盐（磷酸钠Na3PO4）是一种以阳极型为主的混合型缓蚀剂。在中性和碱性环境中，溶解氧与铁反应生成一层薄的有缺陷的-Fe2O3膜，但这种氧化膜的生长并不能迅速完成，而是需要相当长的时间。在
47、这段时间内，磷酸根离子充填在孔隙处（可能形成磷酸铁）并加速膜的生长，从而阻止任何Fe2+从金属表面进一步扩散。因此导致碳钢腐蚀受抑制的主要因素是形成氧化膜的溶解氧。在敞开循环水中，磷酸盐的用量一般在1520mg/L（以PO43-计）之间，但当和其它缓蚀剂（如有机膦酸盐、锌盐等）复合使用时可降至2-5mg/L。,磷酸盐在高硬度的水中，形成磷酸钙沉积的可能性随着水的硬度、PO43-、pH和温度的增大而增加（可通过磷酸钙沉积的判断指数来进行分析），这些沉积物会影响换热，也可能促使发生沉积物下的腐蚀。因此，当冷却水浓缩倍数和pH增加，需要一种抑制剂防止磷酸钙的沉积，此类抑制剂主要是磺酸盐共聚物（如含苯
48、乙烯磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等单体的共聚物）。不过令人感兴趣的是，此类聚合物不仅可抑制磷酸钙的沉积，而且可通过调整磷酸钙的沉积速率，使磷酸钙在碳钢的阴极沉积而起到一定的缓蚀作用。磷酸盐的价格较便宜，毒性较低，抑制效率较高，目前已得到广泛的应用。但磷也是微生物的营养源，易促进藻类的繁殖，受环保的限制，其进一步的推广将遇到一定的困境。,硅酸盐,硅酸盐（硅酸钠nNa2OmSiO2）作为冷却水缓蚀剂由来已久。在硅酸盐的成份中，二氧化硅和碱金属氧化物的比值(mn)对硅酸盐抑制碳钢腐蚀效率有明显影响。一般mn值为25-3是有效的。其缓蚀机理较为复杂，通常认为抑制作用是由于阳极溶解的Fe2+和带
49、负电荷的胶体离子mSiO2nH2OpSiO3-2p结合，通过界面反应形成多孔的保护膜。硅酸盐对碳钢腐蚀的抑制显著地受到pH、温度和整个溶液成份的影响。pH值范围是8.09.5，pH值过高，其缓蚀效果较差。在镁硬度高的水中，会形成MgSiO3，破坏了原有保护膜的结构而引起严重的点蚀，一般当镁硬度高于250mg/L时，不宜使用硅酸盐。在含盐量较高的水中，硅酸盐易产生均匀的絮状沉淀物而失去缓蚀作用。在盐浓度低的时候(约500mg/L或低于此浓度)，硅酸盐是非常有效的。,硅酸盐既可在清洁的金属表面上，也可在有锈的金属表面上生成保护膜，但这些保护膜是多孔性的。当冷却水中硅酸盐浓度低时，因为硅酸盐是阳极型
50、抑制剂，金属有形成点蚀的倾向，可是腐蚀强度比用低浓度亚硝酸盐或铬酸盐时要小。用硅酸盐作缓蚀剂时，冷却水中必须有氧金属才能得到有效的保护。硅酸盐常被用作直流冷却水的缓蚀剂，使用浓度为820mg/L(以SiO2计)。在循环冷却水中，则使用浓度为4060mg/L，最低为25mg/L，但建立保护作用的过程很缓慢，一般需要34周。另外在静止溶液中，硅酸盐的浓度必须比一般流动系统中使用的高，通常是25-40mgL(以SiO2计)。硅酸盐不但可以抑制冷却水中钢铁的腐蚀，而且还可抑制非铁金属铝相铜及其合金、铅、镀锌层的腐蚀（特别适宜于控制黄铜的脱锌），此时往往需要较高的mn值。硅酸盐的低毒性、价格低廉以及无污
