馬駁　馬昊天

【摘要】循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行中主要有三個(gè)問(wèn)題：腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌滋生。尤其是腐蝕問(wèn)題，腐蝕如果控制不好，會(huì)使換熱器管束變薄，降低設(shè)備及管線使用壽命，腐蝕產(chǎn)物（鐵銹）會(huì)使循環(huán)水濁度和總鐵升高，并會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)細(xì)菌滋生。為了控制腐蝕需要了解循環(huán)水腐蝕的機(jī)理找出應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】腐蝕;預(yù)防措施

一、腐蝕機(jī)理

（一）溶解氧存在的電化學(xué)腐蝕

循環(huán)水系統(tǒng)一般采用的是敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)。水和空氣直接接觸，因此水中的溶解氧含量很高，為電化學(xué)腐蝕提供了基礎(chǔ)。電化學(xué)腐蝕主要是陽(yáng)極金屬（鐵）失電子，陰極得電子，在陽(yáng)極區(qū)，碳鋼氧化成亞鐵離子進(jìn)入水中，并在金屬基體上留下2個(gè)電子，同時(shí)水中的溶解氧則在陰極區(qū)接受這兩個(gè)電子，還原成氫氧根，這兩個(gè)電極反應(yīng)可以表示為：

陽(yáng)極區(qū)：Fe=Fe2++2e 陰極區(qū)：1/2O2+2e+H2O=2OH-

當(dāng)亞鐵離子和氫氧根在水中相遇時(shí)就會(huì)生成Fe（OH）2沉淀。如果水中氧充足，可進(jìn)一步氧化成鐵銹。

（二）微生物腐蝕

微生物腐蝕主要是指水中的一些細(xì)菌具有腐蝕性。如鐵細(xì)菌常在水管內(nèi)壁附著生長(zhǎng)，形成結(jié)瘤，能把水中溶解的亞鐵氧化成高鐵形式，形成氧差電池腐蝕管道。硫氧化菌、硫酸鹽還原菌能夠能還原硫酸鹽為硫化物，產(chǎn)生以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕，一些產(chǎn)生粘液的細(xì)菌、真菌以及某些藻類(lèi)和原生動(dòng)物，都可引起金屬腐蝕。

另外，微生物附著在換熱器管壁上，會(huì)分泌粘液（也就是生物粘泥），會(huì)將水中的泥沙、鐵銹、油類(lèi)物質(zhì)等吸附在上面形成污垢，在污垢下面會(huì)形成局部陽(yáng)極和局部陰極而發(fā)生腐蝕。

（三）腐蝕性離子的腐蝕

循環(huán)水中由于加氯的原因氯根相對(duì)較高，因此陰離子腐蝕主要是氯根腐蝕，而且由于氯離子由于孔徑小能夠穿透金屬表面的氧化膜和金屬結(jié)合導(dǎo)致點(diǎn)蝕發(fā)生，點(diǎn)蝕沿著重力方向進(jìn)行，會(huì)造成換熱器穿孔泄漏，尤其是對(duì)不銹鋼材質(zhì)腐蝕更加嚴(yán)重。蝕坑內(nèi)金屬表面處于活態(tài)，電位較負(fù);蝕孔外金屬表面處于鈍態(tài)，電位較正，于是孔內(nèi)和孔外構(gòu)成了一個(gè)鈍態(tài)微電偶腐蝕電池。

蝕坑內(nèi)主要發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)：

Fe→Fe2++2e

Cr→Cr3++3e

Ni→Ni2++2e

蝕坑外在中性或弱堿性條件下發(fā)生的主要反應(yīng)：

1/2O2+H2O+2e→2OH-

孔內(nèi)介質(zhì)相對(duì)孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解的金屬陽(yáng)離子不易往外擴(kuò)散，溶解氧亦不易擴(kuò)散進(jìn)來(lái)。由于孔內(nèi)金屬陽(yáng)離子濃度的增加，帶負(fù)電的氯離子向孔內(nèi)遷移以維持電中性，在孔內(nèi)形成金屬氯化物（如FeCl2等）的濃縮溶液，這種富集氯離子的溶液可使孔內(nèi)金屬表面繼續(xù)維持活性。又由于氯化物水解等原因，孔內(nèi)介質(zhì)酸度增加，使陽(yáng)極溶解速度進(jìn)一步加快，隨著腐蝕的進(jìn)行，孔口介質(zhì)的pH值逐漸升高，水中的可溶性鹽如Ca（HCO3）2將轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀，結(jié)果銹層與垢層一起在孔口沉積形成一個(gè)閉塞電池，這樣就使孔內(nèi)外物質(zhì)交換更困難，從而使孔內(nèi)金屬氯化物更加濃縮，最終蝕孔的高速深化可把金屬斷面蝕穿。

二、腐蝕的預(yù)防措施

（一）加緩蝕阻垢劑

可以通過(guò)添加緩蝕劑和調(diào)節(jié)pH值的方法控制腐蝕。以循環(huán)水場(chǎng)常用的磷系緩蝕劑配方為例，該系緩蝕劑的緩蝕機(jī)理是磷系藥劑與水中的Ca2+和作為緩蝕劑而加入的Zn2+結(jié)合，在碳鋼表面形成以磷酸鈣為主體的不溶性鹽的薄膜而起到緩蝕作用。另外，其中的磷酸酯與金屬表面的鐵反應(yīng)生成了不溶性的磷酸鐵，附著在金屬表面，形成了保護(hù)膜，阻止了環(huán)烷酸和鐵的反應(yīng)，形成油溶性的環(huán)烷酸鐵，由于Fe-P問(wèn)高的鍵合強(qiáng)度，使得生成的絡(luò)合物非常穩(wěn)定。

（二）控制pH值

適當(dāng)上調(diào)pH值采用堿性冷卻水處理，隨著pH值的升高，水中的氫離子濃度降低，碳鋼表面生成氧化性保護(hù)膜的傾向增加，故冷卻水對(duì)碳鋼的腐蝕性隨著pH值的增加而降低。

（三）控制細(xì)菌總數(shù)含量

由于循環(huán)水中的細(xì)菌很多屬于產(chǎn)酸菌會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，并且細(xì)菌的新陳代謝會(huì)生成粘泥和系統(tǒng)的泥沙、水垢等結(jié)合導(dǎo)致?lián)Q熱器堵塞，并阻礙了循環(huán)水藥劑到達(dá)換熱器管線表面，產(chǎn)生嚴(yán)重的垢下腐蝕。如果一個(gè)系統(tǒng)細(xì)菌嚴(yán)重滋生，那么，肯定會(huì)加劇系統(tǒng)腐蝕傾向，而且會(huì)使系統(tǒng)惡化因此必須控制循環(huán)水細(xì)菌總數(shù)，細(xì)菌總數(shù)應(yīng)控制在1.0×105個(gè)/mL以內(nèi)。

三、循環(huán)水系統(tǒng)目前防止腐蝕的做法

（一）投加緩蝕劑控制pH值及堿度

在循環(huán)水系統(tǒng)日常運(yùn)行中，通過(guò)控制緩蝕劑濃度和系統(tǒng)的pH值及堿度達(dá)到蝕緩目標(biāo)，在系統(tǒng)剛剛進(jìn)行完清洗預(yù)膜時(shí)，由于系統(tǒng)基本未濃縮，此時(shí)是系統(tǒng)腐蝕最關(guān)鍵的時(shí)期。因此，將正磷控制到12～14mg/L，堿度在100～120mg/L，pH值在7.8～7.9之間，腐蝕速率合格。隨著系統(tǒng)的濃縮，循環(huán)水的腐蝕問(wèn)題減弱，結(jié)垢傾向增加，通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)，正磷控制到10～12mg/L，堿度在50～70mg/L，pH值在7.4～7.7之間。如果系統(tǒng)發(fā)生泄漏，增加緩蝕劑的投加濃度，在泄漏調(diào)整期間將正磷控制到12～16mg/L，控制腐蝕加劇。

（二）控制細(xì)菌總數(shù)

目前一般采用日常投加氧化性殺菌劑氯氣控制余氯和沖擊投加非氧化性殺菌劑（異噻唑啉酮類(lèi)和季銨鹽類(lèi)等）的方法控制細(xì)菌總數(shù)低于1.0×105個(gè)/mL，通過(guò)加剝離劑，增加氯氣投加量，將余氯控制0.5mg/L以上，同時(shí)增加殺菌劑投加濃度并增加固體氯等殺菌劑等方法降低細(xì)菌總數(shù)，防止由于細(xì)菌過(guò)度滋生造成腐蝕。

（三）控制腐蝕離子的含量

冷卻水中的氯根、硫酸根等活性離子能破壞碳鋼表面的鈍化膜，增加腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)，引起金屬的局部腐蝕。尤其是氯離子還會(huì)造成系統(tǒng)的點(diǎn)蝕，是破壞性和隱患性最大的腐蝕之一，尤其是在補(bǔ)充高氯根的回用水條件下循環(huán)水系統(tǒng)氯根在1000mg/L以上，最高甚至達(dá)到1600mg/L更易產(chǎn)生點(diǎn)蝕，因此必須控制氯離子含量，目前水處理藥劑條件下氯離子含量不宜超過(guò)1300mg/L，過(guò)高時(shí)應(yīng)考慮排水降低氯根。

四、結(jié)論

從以上分析可以看出，在日常水質(zhì)控制中，通過(guò)調(diào)整緩蝕劑和控制pH值及堿度以及控制細(xì)菌總數(shù)等方法，可以達(dá)到較好控制循環(huán)水對(duì)管線和換熱設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。

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