水處理汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕及防止第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日目錄1、金屬腐蝕概論2、電化學(xué)基本知識(shí)3、影響電化學(xué)腐蝕的因素及防止方法4、鍋爐給水系統(tǒng)金屬的腐蝕5、鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕6、鍋爐的除氧7、停用鍋爐的腐蝕與保護(hù)第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.金屬腐蝕概論金屬腐蝕：金屬表面和周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而遭到破壞的現(xiàn)象。金屬腐蝕的分類(lèi)按腐蝕過(guò)程的機(jī)理，分為電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩類(lèi)。電化學(xué)腐蝕：電極反應(yīng)，腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生，在潮濕環(huán)境或水中易發(fā)生。如：氧腐蝕、酸性腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕：純化學(xué)作用，無(wú)電流產(chǎn)生。如：過(guò)熱蒸汽對(duì)過(guò)熱器管內(nèi)壁的腐蝕；高溫?zé)煔鈱?duì)管外壁的腐蝕。第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.金屬腐蝕概論按腐蝕形式，分全面性腐蝕、局部腐蝕。全面性腐蝕可分為：均勻腐蝕和不均勻腐蝕。局部腐蝕可分為：潰瘍狀腐蝕、斑點(diǎn)狀腐蝕、選擇性腐蝕、小孔腐蝕、穿晶腐蝕、晶間腐蝕（又稱(chēng)苛性脆化）等。第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.1電極電位Fe+H2O→Fe2+●H2O+2e（在溶液中）（在金屬上）金屬表面帶有負(fù)電，水溶液帶正電，在金屬表面和此表面相接的溶液之間就有電位差，這種電位差稱(chēng)為該金屬在此溶液中的電極電位。第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.2平衡電位與非平衡電位當(dāng)某金屬與溶液中該金屬離子建立起如下平衡：MeMe++e此電極產(chǎn)生一穩(wěn)定的電極電位，稱(chēng)為平衡（可逆）電位。若電極上失去電子和獲得電子是靠不同的過(guò)程，Me+●e→Me++eH+●H2O+e→1/2H2+H2O在電極上得失電子的兩種過(guò)程不可逆，為不可逆電極，不可逆電極所表現(xiàn)出來(lái)的電位叫非平衡（不可逆）電位。第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.3原電池與腐蝕電池原電池：由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，由正、負(fù)極，電子，溶液組成。腐蝕電池：由于金屬的組織以及和金屬表面相接觸的介質(zhì)不可能完全均勻，在金屬的某兩個(gè)部分會(huì)形成不同的電極電位，會(huì)組成原電池，這種原電池是使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的根源，稱(chēng)為腐蝕電池。第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.4極化與去極化極化：電極電位的變化。原電池或腐蝕電池的陰極、陽(yáng)極在接通后，陰極電位變低（往負(fù)的方向，稱(chēng)為陰極極化）、陽(yáng)極電位變高（往正的方向，稱(chēng)為陽(yáng)極極化），陰極和陽(yáng)極的電位差變小。去極化：促使原電池或腐蝕電池極化作用的減少或消除。極化作用可使金屬的腐蝕過(guò)程變慢甚至完全停止。去極化作用則可加速金屬的腐蝕。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.4極化與去極化在發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件下，溶液中必定有易于接受電子的物質(zhì)，起消除陰極極化的作用，常稱(chēng)為去極化。去極化劑：起去極化作用的物質(zhì)。如：PH值較低時(shí)，H+就是去極化劑。2H++2e→2H→H2水中O2可成為去極化劑。O2+2H2O+4e→4OH-第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.電化學(xué)基本知識(shí)2.5金屬腐蝕速度的表示（1）腐蝕質(zhì)量表示法Vw單位時(shí)間內(nèi)，在單位面積上腐蝕掉的金屬質(zhì)量，通常以g/m2h為單位。（2）腐蝕深度表示法Vh單位時(shí)間內(nèi)腐蝕的深度。通常以mm/a為單位。Vh=8.76Vw/ρ第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3.影響電化學(xué)腐蝕的因素及防止方法內(nèi)在因素（金屬本身）：金屬的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)及內(nèi)部的應(yīng)力等。外在因素（周?chē)橘|(zhì)）：水中的含鹽量、溶解氧濃度、pH值、溫度與水的流速等。①溶解氧濃度的影響溶解氧濃度↑，腐蝕速度增大↑

但在高純水中(氫電導(dǎo)率<0.15uS/cm)，一定濃度的溶解氧形成保護(hù)膜，使腐蝕減弱。第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.影響電化學(xué)腐蝕的因素及防止方法外在因素②pH值當(dāng)pH值很低（小于5），pH值越低，腐蝕速度越大。當(dāng)pH在中性點(diǎn)附近（6.5～7.5），腐蝕速度受pH值的變化很小。當(dāng)pH值較高（大于8以后），pH值增大，腐蝕速度降低。③溫度的影響

密閉系統(tǒng)中，溫度越高，腐蝕速度越快。敞口系統(tǒng)中，溫度高于70℃

，溫度增加，腐蝕速度下降。第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.影響電化學(xué)腐蝕的因素及防止方法外在因素④水中鹽類(lèi)的含鹽量和成分一般來(lái)說(shuō)，水中含鹽量↑，腐蝕的速度↑

。含有CO32-和PO43-時(shí)，生成難溶的保護(hù)膜，腐蝕速度↓含有H+、Cl-、SO42-等離子，對(duì)鋼鐵表面的氧化物保護(hù)膜具有破壞作用，它們的濃度↑

，腐蝕速度↑⑤水的流速密閉系統(tǒng)中，水的流速↑，腐蝕速度↑⑥熱負(fù)荷熱負(fù)荷↑，保護(hù)膜越容易破壞，腐蝕速度↑第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.影響電化學(xué)腐蝕的因素及防止方法防止方法①合理選用金屬材料②水質(zhì)調(diào)節(jié)給水及鍋水水質(zhì)符合GB/T1576、GB/T12145③形成表面保護(hù)膜④特殊的保護(hù)方法第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日4.鍋爐給水系統(tǒng)金屬的腐蝕4.1氧腐蝕原理：Fe→Fe2++2eO2+2H2O+4e→4OH-Fe2++2OH-→Fe(OH)2Fe(OH)2不穩(wěn)定，進(jìn)一步反應(yīng)生成Fe3O4

腐蝕特征：表面形成許多直徑從lmm到20mm、30mm不等的小鼓包。顏色可能呈黃、褐色、磚紅色或黑褐色，次層是黑色粉末狀物，這些都使腐蝕產(chǎn)物。將這些腐蝕產(chǎn)物除去之，便可看到一些大小不一的腐蝕坑，次層的黑色粉末通常Fe3O4

，而在緊靠金屬表面處還可能有黑色的FeO層。第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日4.鍋爐給水系統(tǒng)金屬的腐蝕氧腐蝕的部位：運(yùn)行中的給水管道、省煤器（尤其是省煤器入口段）、開(kāi)口水箱、疏水系統(tǒng)。給水氧含量很高時(shí)，對(duì)爐管、過(guò)熱器和蒸汽管路產(chǎn)生腐蝕。4.2游離二氧化碳的腐蝕原理：CO2+H2O→H++HCO3-陰極：2H++2e→2H→H2陽(yáng)極：Fe→Fe2++2e腐蝕特征：金屬均勻變?。桓g產(chǎn)物易溶，往往引起鍋內(nèi)結(jié)垢和腐蝕。腐蝕部位：補(bǔ)水管道（非軟化水管）第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕5.1氧腐蝕在特定條件下，如：除氧器工作不正常；在基建和停用期間，如沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，空氣進(jìn)入鍋內(nèi)。5.2沉積物下的腐蝕（1）堿性腐蝕沉淀物下因鍋水濃縮形成很高濃度的OH-而產(chǎn)生腐蝕。Fe+2NaOH→Na2FeO2+H2大多發(fā)生在鍋爐的受熱面，且以單純鈉離子交換為補(bǔ)給水的情況，腐蝕產(chǎn)物主要成分為磁性氧化鐵，呈黑色，第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕（2)酸性腐蝕鍋水中含有雜質(zhì)MgCl2和CaCl2，在沉淀物下發(fā)生反應(yīng)MgCl2+2H2O→Mg(OH)2↓+2HClCaCl2+2H2O→Ca(OH)2↓+2HCl在沉積物下可積累很高的H+濃度，導(dǎo)致H+對(duì)金屬的去極化反應(yīng)，稱(chēng)為沉積物下的酸性腐蝕。陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e陰極反應(yīng)：2H++2e→H2金屬管壁和沉積物之間積累很多氫，部分氫可能擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，和碳鋼中的碳化鐵發(fā)生反應(yīng)。Fe3C+2H2→3Fe+CH4造成碳鋼脫碳，CH4會(huì)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，逐漸形成裂紋。第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕（2）酸性腐蝕酸性腐蝕發(fā)生在大部分管壁上，而且是均勻減薄，沒(méi)有明顯的凹坑。5.3水蒸汽腐蝕過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)450℃時(shí)，3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2溫度達(dá)到570℃以上時(shí)，反應(yīng)生成物為Fe2O3水蒸汽腐蝕屬化學(xué)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物常常呈粉末狀或鱗片狀，多半是Fe3O4，發(fā)生的部位一般在汽水停滯部分和蒸汽過(guò)熱器中。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕5.4應(yīng)力腐蝕之一：鍋爐堿脆（岢性脆化）應(yīng)力腐蝕：金屬材料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的腐蝕。從廣義上講，包括應(yīng)力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。奧氏體不銹鋼在含氯離子溶液中易引起應(yīng)力腐蝕破裂，水壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)控制水中氯離子濃度不超過(guò)25mg/l。鍋爐堿脆產(chǎn)生的條件：①鍋水中含有游離的NaOH。②鍋水產(chǎn)生局部濃縮。③受拉應(yīng)力的作用。防止產(chǎn)生堿脆的方法：①降低鍋爐部件所受的拉應(yīng)力。②消除鍋水的侵蝕性，即保持相對(duì)堿度小于0.2。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.鍋爐汽水系統(tǒng)金屬的腐蝕5.5鍋爐的氫脆氫脆：氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部使金屬產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。特征：氫脆產(chǎn)生的裂紋在斷口上看往往是灰色的，基體上顯出白色的亮區(qū)，很少分支，幾乎是單方向的裂紋擴(kuò)展。氫脆不屬于應(yīng)力腐蝕破裂。氫脆產(chǎn)生的部位：水冷壁管；酸洗時(shí)，在未清除的垢下，也有可能產(chǎn)生氫脆。防止方法：改善水質(zhì)，減少金屬的腐蝕，是陰極產(chǎn)生的氫下降；在金屬材料中加入某些氫擴(kuò)散率很低的合金元素。第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日6.鍋爐的除氧6.1鍋爐氧腐蝕的影響因素①氧的濃度：氧濃度增加，腐蝕速度增加②pH值的影響：pH值＜4，pH值下降，腐蝕速度增加。pH值4～10，腐蝕速度幾乎不變。pH值10～13，pH值增加，腐蝕速度下降。（保護(hù)膜）pH值＞13，pH值增加，腐蝕速度增加。③水的溫度：密閉系統(tǒng)中，水溫升高，腐蝕加快。④水中離子：通常水中的H+、Cl-、SO42-對(duì)腐蝕起加速作用，OH-濃度不太大時(shí)，起抑制作用。⑤水的流速：流速增加，氧腐蝕速度加快。第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日6.鍋爐的除氧6.2鍋爐氧腐蝕的防止要防止氧腐蝕，主要的方法是減少水中溶解氧的含量。⑴熱力除氧法原理：亨利定律，使水面上水蒸汽壓力和外界大氣壓相等，其它氣體的分壓則為零，溶解在水里的氣體全部逸出。熱力除氧器類(lèi)型：分為真空式、大氣式和高壓式。大氣式：0.02MPa，104℃⑵真空除氧在常溫下，利用抽真空的方法使水沸騰以除去所溶解的氣體。第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日6.鍋爐的除氧6.2鍋爐氧腐蝕的防止⑶解析除氧：含有溶解氧的水與不含氧的水強(qiáng)烈混合。⑷化學(xué)除氧將化學(xué)藥劑加入水中與水中氧起化學(xué)反應(yīng)而除去氧氣。①亞硫酸鈉除氧2NaSO3+O2→2NaSO4亞硫酸鈉和氧反應(yīng)的速度與溫度、pH值、氧濃度、藥品過(guò)剩量、水中離子成分有關(guān)。②聯(lián)胺除氧N2H4+O2→N2+H2O聯(lián)胺有毒，含有聯(lián)胺的蒸汽不宜作生活用。第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日6.鍋爐的除氧6.2鍋爐氧腐蝕的防止⑷化學(xué)除氧③鋼屑除氧含有溶解氧的水流經(jīng)裝鋼屑的過(guò)濾器。3Fe+2O2→Fe3O4④新型除氧劑如：碳酸肼、對(duì)苯二酚等。第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日7.停用鍋爐的腐蝕與保護(hù)7.1停用鍋爐的腐蝕特點(diǎn)：主要是氧腐蝕，表現(xiàn)為全面腐蝕，腐蝕嚴(yán)重時(shí)也常出現(xiàn)皿狀腐蝕和孔蝕。腐蝕產(chǎn)物以高價(jià)氧化鐵為主，表面顯黃褐色。7.2停用鍋爐的保護(hù)方法的分類(lèi)及選擇原則（1）停用保護(hù)方法分類(lèi)①阻止空氣進(jìn)入鍋爐汽水系統(tǒng)內(nèi)部。②降低鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。③使用緩蝕劑。第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1停用鍋爐的腐蝕特點(diǎn)：主要是氧腐蝕，表現(xiàn)為全面腐蝕，腐蝕嚴(yán)重時(shí)也常出現(xiàn)皿狀腐蝕和孔蝕。腐蝕產(chǎn)物以高價(jià)氧化鐵為主，表面顯黃褐色。7.2停用鍋爐的保護(hù)方法的分類(lèi)及選擇原則（1）停用保護(hù)方法分類(lèi)①阻止空氣進(jìn)入鍋爐汽水系統(tǒng)內(nèi)部。②降低鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)部的濕度。③使用緩蝕劑。7.停用鍋爐的腐蝕與保護(hù)第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日7.停用鍋爐的腐蝕與保護(hù)7.2停用鍋爐的保護(hù)方法的分類(lèi)及選擇原則（2）選擇停用保護(hù)方法的原則①鍋爐參數(shù)與類(lèi)型水質(zhì)要求比較高的鍋爐，采用充氮或聯(lián)胺和氨。水汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜鍋