工业蒸汽凝结水的腐蚀与防治

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1、工业蒸汽凝结水的腐蚀与防治李春林杨宏伟一、概述从理论上说，蒸汽凝结水是纯净的、高品质的水，不会对其载体产生腐蚀，但在实际应用中，蒸汽中或多或少都含有杂质，特别是工业用蒸汽中含有不少气体杂质，在蒸汽凝结过程中溶入凝结水中，同时在凝结水的输送过程中也会溶入一定的气体，对凝结水的载体----换热设备及输送管道产生腐蚀，腐蚀严重的会造成大量的凝结水无法回收，使大量的水资源和热量白白浪费。如果能弄清楚产生腐蚀的原因，然后在对症下药，防与治相结合，可有效防止凝结水的腐蚀，从而避免水资源和热量的浪费。二、凝结水腐蚀原因分析1、凝结水的氧腐蚀1.1凝结水中氧气的来源产生氧腐蚀的前

2、提条件是凝结水中必须有O2，凝结水中O2的来源有二个，一是蒸汽中含有一定量的O2，在凝结过程中溶入凝结水中。工业锅炉的给水往往由于除氧设备运行效果不理想，或运行管理不善会含有一定的O2，含有O2的给水进入锅炉后，O2会随着水的蒸发进入水蒸汽中。凝结水中O2的另一个来源是在其输送过程中溶入空气中的氧气，确切地说，目前我们采用的凝结水回收系统大部分均为开式系统，即换热设备的蒸汽凝结水集中排放到凝结水箱内，当凝结水箱的液位达到一定高度时，用凝结水泵送回热源厂利用。凝结水箱有一呼吸孔直通大气，当水箱液位上升时，水箱内的气体排入大气，当水箱液位下降时，水箱外的的气体进入水箱

3、内，由于水箱内的气体中O2的浓度与水箱外空气中O2的浓度存在较大的浓度差，随着凝结水箱的呼吸，大气中氧气不断进入凝结水箱，根据亨利定律，水中O2的浓度与气态中O2的分压成正比，所以水箱内气态中的O2不断溶入凝结水中，直到凝结水中O2的浓度与气态O2的浓度达到平衡为止。若锅炉的给水设除氧设备且运行良好，那么从凝结水箱进入凝结水的O2就是凝结水中O2的主要来源。1.2氧腐蚀的机理凝结水中氧腐蚀的形式是氧去极化腐蚀，其腐蚀产物随着载体材质的不同而不同。凝结水的输送管道一般是钢制管材，其腐蚀产物是铁的氧化物，其反应方程式如下：阳极反应：Fe→Fe2++2e（2-1）阴极反

4、应：O2+2H2O+4e→4OH-（2-2）以上反应的产物Fe2+在水中会与相关物质进一步进行反应，其过程：Fe2++2OH-→Fe(OH)2（2-3）4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3（2-4）Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+4H2O（2-5）以上腐蚀产物中，Fe(OH)2在有氧的条件下是不稳定的，可以转变为α-FeOOH、γ-FeOOH或Fe3O4，α-FeOOH的颜色是黄色的，γ-FeOOH的颜色是橙色的，Fe3O4的颜色是黑色的；Fe(OH)3是表示三价铁的氢氧化物，化学组成实际上并不像其化学式那么简单，常常是各种含水氧化铁的

5、混合物，可以写成Fe2O3·nH2O或Fe2O3，Fe2O3又有α-Fe2O3和γ-Fe2O3之分，α-Fe2O3的颜色是砖红至黑色，γ-Fe2O3的颜色是褐色，受污染的凝结水的颜色是红褐色，且腐蚀越严重，颜色越深，就是因为凝结水中含有以上腐蚀产物。1.3氧腐蚀的特征凝结水的氧腐蚀属于溃疡腐蚀，腐蚀发生后在金属的表面形成一个个鼓包，直径从1mm～30mm不等，鼓包的表面是黄褐色到砖红色，由上述的各种氧腐蚀产物组成，去除这些腐蚀产物后，金属的表面是一个个腐蚀坑。凝结水氧腐蚀一旦形成，就很难阻止腐蚀过程的继续，其原因是在腐蚀点上，由于腐蚀产物的阻挡，水中溶解氧扩散到这

6、一点的速度减慢，形成了腐蚀点四周O2的浓度大于腐蚀点上O2的浓度，腐蚀点四周成为阴极，腐蚀点（金属表面某点）成为阳极，阳极（Fe）的腐蚀中被消耗，其产物----Fe2+会缓慢地通过腐蚀产物向溶液中扩散，与溶液中的相关物质继续反应，产生新的腐蚀产物，氧腐蚀这样继续下去。1.4氧腐蚀的影响因素氧腐蚀的影响因素很多，影响凝结水氧腐蚀的因素主要有：PH值、溶解氧浓度、水流速、温度等，下面分别简要介绍。⑴、PH值PH值越小，腐蚀速度越快，PH值越大，腐蚀速度越慢，PH值在中性点附近，其腐蚀速率曲线是水平的，PH值对其影响不大。PH值小，水中含有一定量的H+离子，凝结水的腐蚀

7、不仅有氧腐蚀，同时还有酸腐蚀，所以腐蚀速度快；PH值大（一般认为PH>7）可以在金属的表面形成保护膜，阻碍了氧腐蚀，因而其腐蚀速度慢；PH值在中性点附近发生的腐蚀是氧去极化反应，水中溶解氧扩散到金属表面的速率是氧腐蚀速率的决定因素，因而其腐蚀速率与PH关系不大。腐蚀速率曲线在中心点附近的水平段的长短与温度有关，温度越高水平段越短，按其规律推测，当温度升高到某一值时，水平段可能消失。⑵、氧浓度凝结水中O2的浓度越大，氧腐蚀的速度越大，但当PH>7，金属的表面会形成一层致密的保护膜，阻碍氧腐蚀的继续。⑶、温度温度越高，氧腐蚀的速度越快。氧腐蚀的速度决定于O2扩散到金属

8、表面的速度