海淡水在炼钢净环系统中的应用

周俊敏，甄先锋，孙树立

（青岛特殊钢铁有限公司，山东青岛 266409）

前言

海淡水是指通过双膜法或者蒸馏法等，将海水中的盐分去除而制取的除盐水，具有低硬度、低碱度及高氯离子等特点。随着双膜法应用的推广，在缺水型的沿海城市里，越来越多的城市将海淡水做为循环水系统的补充水进行应用。

青岛特殊钢铁有限公司年产400万t粗钢，厂区位于青岛西海岸经济新区董家口临港产业园，毗邻黄海，周边淡水资源匮乏，海水资源丰富。2017 年以后，公司逐渐采用海淡水做为炼钢厂循环水系统的补充水，以节约淡水资源。

1 海淡水性质分析

现场自2017 年6 月开始使用海淡水，2017 年6月～12月期间补充水的水质数据情况,见表1。

针对现场水质情况，用水质模拟软件对补水水质特性进行模拟计算，具体见图1。

表1 海淡水水质数据

图1 补水稳定指数（模拟）

由图1可见，通过模拟计算显示，海淡水的LSI、RSI以及PSI指数均显示该水质具有较强的腐蚀性。考虑到海淡水补入系统后有一个浓缩的过程，因此我们对不同浓缩倍数下的水质特性进行了模拟，具体见图2。

图2 不同浓缩倍数水质稳定指数（模拟）

由图2可见，即使在浓缩3倍后，RSI及PSI指数也都显示水质具有腐蚀倾向。

通过模拟软件对不同浓缩倍数下的水质特性进行模拟可得，海淡水从补入系统以及在浓缩的过程中，均呈现出不同程度的腐蚀性，因此在采用海淡水做为系统补水时，应首先要考虑应用过程中系统金属管路及设备的防腐问题。

2 腐蚀原因分析

2.1 pH值

pH 值对金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH 值的依赖关系，由图3 可见，当软水的pH 值到11.5 左右时，铁的腐蚀速率仍高达0.125 mm/a，而我们净环系统实际运行过程中的pH 值一般在7～9，由以上所述可见，在该pH范围内系统存在较严重腐蚀。

图3 软水pH值对铁腐蚀速度的影响[1]

2.2 溶解氧腐蚀[2]

在敞开式循环冷却水系统中，溶解氧是饱和的，由于碳钢表面结构不均匀，可产生自发的电化学反应，具体如下：

阳极：Fe-2e→Fe2+

阴极：O2+2H2O+4e→4OH-

溶解氧在阴极的反应加速了电化学腐蚀，并使电化学反应不断的进行下去，从而使碳钢的腐蚀进一步继续。

2.3 氯离子腐蚀

循环冷却水系统中由于氯离子的存在，腐蚀过程中产生的金属氯化物会进一步发生水解反应：

MCl2+2H2O→M(OH)2+2H++2Cl-

水解过程中产生的氢离子会进一步加剧腐蚀，在氯离子浓度较高的系统中往往容易发生缝隙腐蚀、点蚀等情况。

2.4 缺乏相关成膜因子

金属材料化学防腐主要是通过化学药剂的作用，在金属基体表面产生沉淀膜、吸附膜或者氧化膜等保护膜防止腐蚀。敞开式循环冷却水系统化学处理过程中主要投加的沉淀膜型缓蚀剂，由于海淡水中硬度较低，因此会对缓蚀剂的使用效果造成一定影响。

3 相关的应对方案

3.1 投加pH调节剂

通过在冷水池投加pH 调节剂，一方面提高系统的pH 值，降低水中氢离子浓度，抑制金属腐蚀过程中的氢离子去极化的阴极反应；另一方面提高系统的碳酸盐浓度，使得金属基体表面可以生成碳酸钙保护膜，从而达到缓蚀的效果。

3.2 投加钙盐

通过向系统中投加钙盐，一方面与水中的碳酸盐在金属基体表面形成碳酸钙保护膜，防止腐蚀发生；另一方面与投加的缓蚀剂形成磷酸盐沉淀膜，通过腐蚀电流沉积于阳极，从而达到抑制腐蚀的效果。

3.3 缓蚀剂重新选型

由于海淡水具有低硬、低碱、高氯离子等特征，具有较强的腐蚀倾向，通过旋转挂片模拟试验以及动态模拟试验，重新选取了以有机膦酸盐和锌盐为主剂的复合配方ECH-426，能较好地控制溶解氧腐蚀以及氯离子造成的点蚀。

4 进一步改善措施

水处理方案经调整并实施后，取得了较好的效果，监测挂片的腐蚀情况控制较好，但有时会出现挂片突然变差的情况，经分析有可能是因为：（1）补水水质出现波动，而后端的化学处理调整滞后于水质波动；（2）pH调节剂和钙盐使用过程中先溶解，然后通过泵投加到冷水池。由于冷水池中没有搅拌装置，可能会存在药剂混合不均匀的情况；（3）系统浓缩倍数较低，不利于稳定药剂浓度，抗补水波动的冲击也较弱。

根据以上情况，建议：（1）狠抓现场跑、冒、滴、漏管理工作，尽量提高系统浓缩倍数；（2）增设一个补水池，在补水池中将碱度、硬度及pH 调整到合适范围内，再向系统进行补水，从而稳定补水水质。通过进一步优化，更好地稳定现场的水处理设施运行。