鍋爐垢下腐蝕機(jī)理.doc

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1、垢下腐蝕簡(jiǎn)介1、定義垢下腐蝕under-depositcorrosion：金屬表面沉積物產(chǎn)生的腐蝕2、腐蝕機(jī)理一種特殊的局部腐蝕形態(tài)，其機(jī)理是由于受設(shè)備幾何形狀和腐蝕產(chǎn)物、沉積物的影響，使得介質(zhì)在金屬表面的流動(dòng)和電介質(zhì)的擴(kuò)散受到限制，造成被阻塞的的空腔內(nèi)介質(zhì)化學(xué)成分與整體介質(zhì)有很大差別，空腔內(nèi)介質(zhì)pH值發(fā)生較大變化，形成阻塞電池腐蝕（Occudecellcorrosion），尖端的電極電位下降，造成電池腐蝕。按其腐蝕原理可分為酸性腐蝕和堿性腐蝕兩種，通常循環(huán)冷卻系統(tǒng)的垢下腐蝕為酸性腐蝕。結(jié)垢是指在冷卻水中所含成垢組分在水側(cè)金屬表面的結(jié)垢過(guò)程，污垢是包括水垢在內(nèi)的固形物的集合

2、體。常見(jiàn)的污垢物有：泥渣及粉塵砂粒，腐蝕產(chǎn)物，天然有機(jī)物群生物群體，一般有碎屑、氧化鋁、磷酸鋁、磷酸鐵和污垢的沉積，冷卻塔的污垢來(lái)自于以下幾個(gè)方面：①來(lái)自補(bǔ)充水的污垢。②來(lái)自空氣污垢。③來(lái)自系統(tǒng)本身的污垢。微生物是一些細(xì)小多為肉眼看不見(jiàn)的生物，微生物的種類有細(xì)菌、藻類、真菌和原生動(dòng)物，微生物在冷卻水系統(tǒng)中大量繁殖，會(huì)使冷卻水顏色變黑，發(fā)生惡臭。破壞環(huán)境，同時(shí)會(huì)形成大量粘泥使冷卻塔的冷卻效率降低，使效率迅速降低的水頭損失增加，沉積在金屬表面的菌類，會(huì)引起嚴(yán)重的垢下腐蝕所有這些總是導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)不能長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，微生物危害與水垢腐蝕對(duì)冷卻水的危害是一

3、樣的重要三者比較起來(lái)控制微生物的危害應(yīng)是首要的。冷卻水的微生物有以下種類：有真菌、硫酸菌、還原菌、自養(yǎng)菌、異樣菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硝化菌、藻類，藻類是低級(jí)的綠色植物，沒(méi)有要莖葉的分化固然又叫原植體植物，藻類與菌類的主要區(qū)別在于具有色素體的色素，能進(jìn)行光合作用。制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是光合自養(yǎng)型生物，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，常出現(xiàn)的有藍(lán)綠藻、綠藻、硅藻三大類，在循環(huán)冷卻水池，冷卻塔受光照的部分生長(zhǎng)繁殖枯死的藻類進(jìn)入循環(huán)冷卻系統(tǒng)成為沉積物的一種成份，金屬的垢下腐蝕是由于其本身電化學(xué)腐蝕存在自催化作用，酸腐蝕是氫的去極化作用(2H++2e→H2)，腐蝕產(chǎn)物主要是可溶性鹽，這些鹽類的水解使介質(zhì)的酸

4、性進(jìn)一步增強(qiáng)，加速了金屬的腐蝕。?水對(duì)金屬表面的腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，在腐蝕電池中陰極反應(yīng)主要是氧的還原，垢下封閉區(qū)金屬為陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)則是鐵的溶解。碳鋼在水中發(fā)生的腐蝕反應(yīng)為：????陽(yáng)極反應(yīng)：Fe=Fe2?++2e二價(jià)鐵水解Fe2?+＋H2O＝Fe（OH）2＋H＋使垢下介質(zhì)的pH值進(jìn)一步降低，腐蝕加速。陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e=40H－所以說(shuō)，金屬的垢下腐蝕是由于其本身電化學(xué)腐蝕存在自催化作用，加速了金屬的腐蝕。點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的電化學(xué)機(jī)理與此相似。熱交換設(shè)備傳熱面結(jié)生的水垢，其密度、厚度和化學(xué)組成通常不均勻狀態(tài)，這種不均勻的污垢覆蓋，造成了金屬表面電化學(xué)不均勻性，

5、很容易引發(fā)化學(xué)腐蝕反應(yīng)，結(jié)垢還會(huì)使水中的某些腐蝕成分如H+，OH-、Cl-、Mg2+、S2-等在垢下金屬表面富集并產(chǎn)生化學(xué)腐蝕反應(yīng)，腐蝕的結(jié)果是局部金屬被損傷減薄，腐蝕可以達(dá)到穿透設(shè)備鋼板，使設(shè)備泄漏。已有的研究結(jié)果表明，垢下腐蝕的形成需要一定的條件和孕育期，主要條件是介質(zhì)中存在侵蝕性的陰離子以及氧化劑。阻塞電池形成的腐蝕區(qū)域很小，腐蝕區(qū)域體系內(nèi)的電解質(zhì)難以與外界的介質(zhì)進(jìn)行對(duì)流和擴(kuò)散。在阻塞電池內(nèi)部由于陽(yáng)極反應(yīng)的進(jìn)行，金屬離子的水解作用導(dǎo)致H＋活度增加，使腐蝕區(qū)內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)一步酸化，腐蝕反應(yīng)動(dòng)力增加。金屬中的MnS等夾雜物、表面缺陷、軋制氧化皮和表面附著物（特別是疏松的硫化物

6、）、靜止的介質(zhì)、介質(zhì)中的Cl－及較高的溫度將促進(jìn)阻塞電池的形成和發(fā)展，氧的存在將使孔蝕的速度提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。重力作用使容器底部的小孔發(fā)展速度遠(yuǎn)高于垂直面和向下表面的小孔，導(dǎo)致容器底部率先穿孔。介質(zhì)中的硫化物與鋼鐵表面形成一定厚度的非致密硫化膜有利于維持阻塞區(qū)的水份，并妨礙阻塞區(qū)介質(zhì)向外擴(kuò)散，從而加速了阻塞電池的形成和孔蝕的發(fā)展，形成的阻塞電池一般在3～24個(gè)月內(nèi)可導(dǎo)致3mm厚的鋼板穿孔。而光滑、清潔的表面有利于阻止阻塞電池的形成，阻塞電池形成后，可以用清潔表面的方法減緩腐蝕的進(jìn)程。3、危害在石化、熱電的生產(chǎn)過(guò)程中，冷卻器結(jié)垢是一種常見(jiàn)的故障，結(jié)垢可使設(shè)備傳熱效率下降，設(shè)

7、備生產(chǎn)能力降低；增加介質(zhì)流動(dòng)的阻力，使輸送設(shè)備能耗上升。垢層還可引起設(shè)備垢下腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命；嚴(yán)重時(shí)造成設(shè)備堵塞，影響裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，甚至導(dǎo)致停工停產(chǎn)。目前，冷卻器的結(jié)垢主要采用周期性的停工清洗（化學(xué)清洗或高壓清洗）的辦法進(jìn)行處理。這是一種事后的處理辦法，不能解決冷卻器運(yùn)行期間因結(jié)垢導(dǎo)致的效率低下與垢下腐蝕等問(wèn)題。攜帶的粘泥等雜質(zhì)容易沉積形成泥垢，造成了垢下腐蝕，溶液中氧的質(zhì)量濃度越大，在水、垢兩相中質(zhì)量濃度差就越大，則陰陽(yáng)兩極的電位差也越大，F(xiàn)e越易與氧反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕。垢層越厚，則越易在垢下產(chǎn)生腐蝕，并向縱