海水腐蚀以及循环水腐蚀课件.ppt

1、水环境下腐蚀 1.海水腐蚀与海洋设施防护海水腐蚀与海洋设施防护 v海水的组成和性质 海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的pH值在7.2 8.6，呈微碱性。海水的温度在 2 35C之间。v 海水导电性强 v海水中含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和。随温度变化，氧的含量在5 10mg/L范围。海水腐蚀海水的主要成分 离子浓度0 离子浓度0 Cl-SO42-CO3-Br-F-BO33-18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3 Na+Mg2+Ca2+K+Sr2+0.56 1.27 20.40 0.88 0.01碳钢腐蚀率与海水流速的关系

2、海水流速 M/S腐蚀率g/m2.n 海水流速 m/s腐蚀率g/m2.n01.530.1250.460.67 4.5 6 7.5 0.75 0.79 0.81 距试样上端距离（米）美国耐海水钢Mariner与碳钢的试验结果（九年暴露）6 5 4 3 2海泥区Mainer钢碳钢全浸区飞溅区潮汐区0.61.21.82.43.13.74.34.95.56.1 海水腐蚀的特点(1)由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。(2)海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。(3)碳钢在海水中发生，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流

3、速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。(4)海洋环境的腐蚀分为几个区域 v海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区五个腐蚀区带海水全浸区和海泥区五个腐蚀区带。有三个腐蚀峰值，一个峰值发生在平均高潮线以上的浪花飞溅区，是钢铁设施腐蚀最严重的区域，也是最严峻的海洋腐蚀环境。这是因为在这一区域海水飞溅、干湿交替，氧的供应最充分，同时，光照和浪花冲击破坏金属的保护膜，造成腐蚀最为强烈，年平均腐蚀率为0.20.5毫米；第二个峰值通常发生在平均低潮线以下0.51.0米处，因其溶解氧充分、流速较大、水温较高、海生物繁殖快等，年平均腐蚀率为0.10.3毫

4、米；第三个峰值是发生在与海水海泥交界处下方，由于此处容易产生海泥/海水腐蚀电池，年腐蚀率为0.030.07毫米。海水腐蚀的影响因素v盐度vPHv碳酸盐饱和度v氧含量v温度v流速v生物性因素的影响 船舶和海洋设施的保护（1）材料 低合金海水用钢与碳钢的比较低合金海水用钢与碳钢的比较 腐 蚀 速 度(mm/y)低合金钢 碳 钢海洋大气区0.04 0.050.2 0.5飞溅区0.1 0.150.3 0.5潮差区 0.1 0.1全浸区0.15 0.20.2 0.25海泥区 0.06 0.1环 境注意电偶腐蚀问题（2）设计和施工 在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(

5、泵、推进器、海水冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀（3）涂料保护（4）阴极保护 阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。v海洋大气区海洋大气区 对于海洋大气的防腐方法，目前世界各国采用最多的是涂刷防腐涂料，如油性涂料、水溶性涂料、氯化橡胶、环氧沥青、乙烯系涂料。特别是无机富锌底漆上再涂厚膜涂料的方法在国外应用较多。v浪花飞溅区浪花飞溅区 热喷涂金属（锌铝及其合金和不锈钢）覆盖层在海洋浪花飞溅区的应用，必须要注意增加金属覆盖层的厚度，施加长效优质封闭涂料，施加 重防蚀涂层。包敷防腐绷带，缠绕防腐绷带大多是由涂底漆、缠绕绷带、最后安装加强外套等三部分组成。

6、v潮差区潮差区 选用重防蚀涂层加阴极保护联合防腐，应该说是比较合理的保护方法，它发挥了两种保护技术的优势：在无水的情况下，涂层起到了保护作用；而在有水时，涂层又使得钢基体的电位快速极化到阴极保护电位，从而提高了该区域的保护效果。v海水全浸区和海泥区海水全浸区和海泥区 在这两个区带可以单独采用阴极保护，包括牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护；也可以实施涂层和阴极保护联合防腐。工业用水的腐蚀冷却水冷却水商品需水量水的吨数每吨商品工业酒精铝合成氨汽油纸浆苏打粉钢钢硫酸(100%)粘胶丝 60 8000 130 1015 210625 6075 80145 15 750830冷却水腐蚀转引自 Proc

7、ess Lndustries conosion P995.循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术 v循环冷却水的流程和参数 循环冷却水是指反复循环使用的冷却水。有密封式和敞开式两种，而以敞开式应用较多。循环冷却水的流程：循环冷却水的水平衡为 M=E+D+B+F 冷却水冷却塔BMET2WR：循环水量M：补充水量E：蒸发水量W：飞溅水量B：排放水量冷却塔的水平衡循环泵T1热交换器T1循环冷却水的特点(1)在流经冷却塔时受到剧烈搅动，使水中溶解的空气大量增加，循环冷却水为氧所饱和。增加了循环冷却水的腐蚀性。(2)循环冷却水多次重复使用，水中含盐量增高，导电性增大；难溶盐类如碳酸钙、硫酸钙、等的浓度增大，容易

8、在传热面上结垢。(3)循环冷却水的温度在30C 40C，加上日光和水中高浓度的营养成分(氮、磷、钾)，有利于微生物的滋生繁殖微生物危害。循环冷却水的腐蚀 金属材料在循环冷却水中主要发生吸氧腐蚀。主要结构材料是碳钢和奥氏体不锈钢，其中关键设备是冷却器。水冷器的腐蚀形态有：缝隙腐蚀 电偶腐蚀 应力腐蚀 细菌腐蚀 热交换器的严重结垢情况 管道内壁严重结垢情况热交换器效率下降热交换器穿孔池漏腐蚀材质强度下降热交换器堵塞泵输水压力上升，流量减少结垢促进腐蚀冷却塔效率下降污泥补充水耗量增加冷却水腐蚀冷却水循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果 水质稳定技术 针对腐蚀、结垢和微生物危害这三个方面的问题对循环冷却水

9、进行综合处理，称为水处理技术，习惯上叫做水质稳定技术。循环冷却水的结垢 污垢可分为两大类：水垢水垢和污泥污泥。水垢是指水中无机盐在金属表面沉积所形成的垢层，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、氢氧化镁，硅垢等。污泥是水中悬浮物质发生沉积所形成的垢层。污泥是表面很滑的粘胶状物体，不含污泥的水垢一般比较硬、厚且致密，但污泥中总会含有各种无机盐沉淀和微生物。水质稳定技术 腐蚀和结垢的控制:对冷却水的腐蚀和结垢倾向，一般用饱和指数来判断和控制。对碳酸钙结垢，常用朗格利指数(可记为LSI)。碳酸钙在水冷器管壁上沉积，一方面有抑制金属腐蚀的作用，另一方面又会影响传热。水中碳酸钙是否沉积，取决于下面的反应 CaCO3

10、 +CO2 +H2O=Ca(HCO3)2 朗格利饱和指数的定义是 LSI=(pH)a (pH)S 用(pH)S表示在水的使用温度下，当CaCO3和Ca(HCO3)2之间反应达到平衡、CaCO3达到饱和状态时水的pH值，(pH)a表示该温度下水的实际pH值。当LSI=0，为稳定型水；LSI 0，为结垢型水；LSI 0，为腐蚀型水。对循环冷却水，根据使用经验，要求将LSI控制在0.5 2.5(最好在1左右)。水质稳定剂 为了解决循环冷却水的腐蚀、结垢和微生物危害三个方面的问题，需要加入具有缓蚀、阻垢和杀菌几种功能的化学药剂。所用药剂称为水处理剂或水质稳定剂。（1）缓蚀剂 在近中性的循环冷却水中，缓蚀剂的作用在于组成或稳定金属表面的保护膜。（2）阻垢剂 阻垢剂起分散作用，以阻止传热面上结垢。使用的有：v天然聚合物，如璜化木质素，丹宁。v合成聚合物，如聚丙烯酸、聚马来酸 v有机膦酸盐这是一类既有缓蚀作用又有极好阻垢作用的化学药剂。如羟基乙叉二磷酸(HEDP)(3)杀菌(或称杀生)剂 氯气应用广泛，杀菌效果好，价格低。Cl2 +H2O=HCl O+HCl 其他杀菌剂还有：次氯酸钠，漂白粉，氯酚类，季铵盐有机锡化合等。在高pH值和含氨等污染物的水中，二氧化氯的杀菌效果也很好。