工业冷却水对化工设备的腐蚀与控制

王柯柯

摘要：腐蚀的控制是工业冷却水系统运行管理的核心，其影响因素较多。许多工业产品是以水作为介质和原料的，还有很多工艺过程都离不开水。同时许多盐类和气体溶于水中，使其变成了腐蚀性电解质，当与金属材料接触时就可能腐蚀金属，因此研究工业冷却水的腐蚀与防护对于化工生产有着特殊的意义。

关键词：工业冷却水;化工生产设备;腐蚀;防护

引言

目前工业冷却水处理大部分采用的是化学加药处理方法，添加阻垢剂、缓蚀剂、灭藻杀菌剂、浓硫酸等处理冷却水的平衡问题，随着冷却水的散热蒸发，当浓缩达到一定倍数后必须排污，会浪费大量的水资源，而且造成环境污染。

1冷却水的腐蚀

在化工厂生产装置中，常用碳钢、不锈钢、铜合金等材料制作换热器的管束、管板、隔板、导管和外壳等部件，组装成换热器后在冷却水系统中运行。由于材质不同，冷却水的水质不同，设备运行时工艺物质及运行条件不同，这些金属所发生的腐蚀反应、机制各不相同。以碳钢为例：阳极反应Fe→Fe2++2e阴极反应，因介质的不同有不同的反应在天然水中：2H2O+2e→H2↑+2OH_O2+2H2O+4e→4OH_（通气条件）在酸性水中：2H++2e→H2↑O2+4H++4e→2H2O（通气条件下）腐蚀产物在金属表面沉积并形成有盐类、泥沙、微生物黏泥等腐蚀产物薄膜层。如该薄膜层多孔，金属离子穿过则继续发生腐蚀;如生成致密的附着薄膜层，能阻止离子扩展，可抑制金属溶解使腐蚀减轻。

2影响冷却水腐蚀的因素

2.1金属材质

化工设备往往由金属制成，由于金属属性不同，因此存在着各异的性质。如此其在腐蚀能力方面也存在着极大的差异性。一般而言，在进行化工设备制作时，往往都会选用铸铁、碳钢以及不锈钢材料。然而在铸铁、碳钢方面，其抗腐性水平是相对低下的，通常而言，属性相对粗糙的金属往往在抗腐方面表现的都相对较差。如今一些化工企业为了能够降低相应的资金支出，其在進行材料选取时，通常都会应用金属材质晶粒直径相对较大的化工设备，这就使得化工设备在抗腐蚀性方面表现的相对较差，从而对生产工作的展开造成制约。

2.2水中的溶解气体

水中溶解的氧起阴极去极化作用促进腐蚀;二氧化碳溶于水能生成碳酸而促进腐蚀;污染水引入的氨对铜为基体的材料将引起选择性腐蚀。H2S如果进入冷却水系统，一方面引起pH下降加速腐蚀;另一方面形成的腐蚀产物硫化铁的电位较高，对铁而言成了阴极从而导致电偶腐蚀使之加剧腐蚀。被硫化氢严重污染的海水冷却的凝汽器，其铜合金管子的腐蚀非常严重，但硫化氢对铝合金的腐蚀没有影响。

2.3悬浮物

空气中带来的污染物或冷却水系统补水中带来的泥沙、灰尘和腐蚀产物、水垢、微生物黏泥等不溶性物质组成的悬浮物。当冷却水流速较低时，这些悬浮物容易在设备部件的表面生成疏松的沉积物引起垢下腐蚀。当流速过高时，这些悬浮物颗粒对硬度较低的金属和合金产生多相流磨损腐蚀，例如凝汽器中的黄铜管产生的磨损腐蚀。因此，循环水冷却水的浊度（悬浮物的浓度）应控制在10mg/L以下。

3冷却水腐蚀控制的主要途径

3.1隔离腐蚀介质，控制化工介质浓度

现今对化工设施而言，存在着对其产生威胁的一些特殊环境，这种状况下，可以从专业的角度出发，给化工设施展开相应的介质性防腐作业，主要表现为以下几点。首先是，应该促使设备和一些腐蚀性介质保持相当的距离，或者是在设备上加装一些防护措施，从而防止酸性的侵蚀。其次为，能够科学的对介质浓度展开有效的控制，且要进行积极的稀释，促使其达到适宜的状态，由此能够实现公司的正常运转，而且也会大大降低所存在的腐蚀危险。在化工公司里，因为存在着很多腐蚀介质，这就会造成极多的设施设备出现腐蚀的情况，介质的浓度会因为温度的改变而出现变化，所以由此造成的腐蚀是很严重的。

3.2控制腐蚀源

现在的化工企业生产过程中都会在机械设备表面涂上一层防腐材料，也有一些企业会采取一定的防腐手段，以此来对腐蚀源进行拦截，这种防腐方法操作最为简单，起到的效果也非常好，能够对腐蚀源侵害进行有效防范。最近几年我国的科学技术实力不断增强，防止腐蚀的措施也在不断更新，例如，现在已经可以实现对化工机械设备运行环境的有效控制，从而可以对环境中的腐蚀因素进行减少，对空气湿度进行调节，还可以对腐蚀源进行有效阻拦，从而可以防止腐蚀源对设备表面造成损害，使得化工机械设备可以使用更长的时间，这对于化工企业发展而言无疑是非常有利的。

3.3水质的控制

严格选择冷却水的水源并进行水质处理。把腐蚀性物质控制到最低水平，如控制水中的O2-、Cl-、SO2-4等的含量。加缓蚀剂，要根据系统的金属材料和水的组成及环境状态来选择缓蚀剂，以发挥其最大的效能。缓蚀剂可以在很低浓度下能使金属在腐蚀性介质中的腐蚀速度大幅降低，这种物质可以是一种化合物或几种化合物组成的复合物。在化工行业中，缓蚀剂主要用于防止工业冷却水系统的腐蚀和化工设备、管道及锅炉等的化学清洗（酸洗）时的腐蚀，也有少量用于生产过程中的工艺性防腐。工业冷却水系统用的缓蚀剂在化工生产过程中用量很大，且因曝气而在冷却水中溶入大量的溶解氧导致腐蚀设备较为严重。由于腐蚀也使水质变坏耗费宝贵的水资源，可见采用缓蚀剂防腐蚀具有重大的经济效益和社会效益。

结束语

随着国内外对工业冷却水控制的日渐加强，工业冷却水在石化行业的作用越来越重要。冷却水成分复杂、腐蚀性强，对其中的设备、管材有严格的要求，所以在冷却水处理设备、材质以及药品的选用过程中应综合考虑工艺、工况并结合各种材料的耐蚀性、机械性能等方面保证设备防腐性能以及工艺生产的正常运行。

参考文献

[1]曹备，吴蒙顺，阴极保护和阳极保护——原理、技术及工程应用[M].北京：中国石化出版社，2007（3）58-59.

[2]邰在进.化工机械设备的腐蚀原因与含氟材料防护应用研究[J].科技风，2020（7）：167-168.

[3]张金悦，王彩虹，牛凯远.基于化工材料的腐蚀及防护分析[J].山西化工，2020，40（6）：139-140.

青岛大禹防水工程有限公司