冷却水对金属设备的腐蚀特点

A. 工业循环冷却水系统经常停产，对再次开机运行后会有哪些影响

工业用水在整个社会用水量中占有相当大的比重，而冷却用水在工业用水中又占有最大的比重，约为工业用水的80%左右，如果不加处理，将对设备与管道产生腐蚀、结垢和微生物粘泥等障碍，为此，人们对工业用水、冷却用水的处理倍加重视。因而循环水处理系统中产生的问题与水处理药剂成为了社会关注的焦点。
1 循环冷却水系统产生的问题
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化、水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的各种问题。
1.1金属材质腐蚀的产生
循环冷却水金属设备腐蚀是指设备材料（金属材料或合金）与它所处的介质之间发生化学反应而腐蚀损耗的过程，它的本质是金属失去电子而被氧化，从而引起的金属设备的变质和破坏。
1.2 沉积物的析出和附着
天然水中溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成份。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随循环冷却水蒸发、浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态时，会发生下列反应：Ca（HCO3）2= CaCO3↓+ CO2↑+ H2O 。CaCO3沉积在管道表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。水垢附着影响产量，增加能耗，严重时，则换热器、管道被堵。
同时循环水系统设备、管道主要材质是碳钢，其腐蚀产物主要是氢氧化物和铁的氧化物的水合物，呈胶体状态，稳定地悬浮于水中，但当通过热交换器时易在受热面胶体相互凝集沉淀。沉淀的Fe2O3由于它的不连续性和不致密性而对金属无保护作用，而且由于它的磁性，粘着力强，且比重大，消除困难，形成污垢。将造成传热不匀、设备腐蚀（垢下腐蚀）、阻塞管路，更可能造成非计划性停机停产。
1.3 微生物的滋生和粘泥
循环冷却水中的微生物一般是指细菌、真菌和藻类，在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。若未得到有效控制，则微生物不断繁殖滋生，大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉积物粘附在设备和管道的内表面，堵塞热交换器，阻碍水的流动，并降低热交换效率；而且在粘泥沉积的地方往往会造成沉积物下腐蚀。黏泥积附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低换热器的冷却效率；严重时，这些生物黏泥会将管子堵死，迫使停产清洗。
2 循环水处理三大药剂
目前工业循环水系统设备已广泛地应用于现在工业的各个行业，为了防止出现金属材质腐蚀、沉积物的析出和附着、微生物的滋生和粘泥等现象，我们必须通过投加水处理药剂来确保循环水系统设备经济、正常、安全运行。
2.1阻垢分散剂
阻垢分散剂是含有羧基、羟基、硫磺酸、膦酸基等基团的共聚物，由于它的直链上和部分支链含有膦酸基，因此具有优异的防垢性能，并有一定的防腐效果，与常用水处理剂配伍性好，使用范围广泛。
2.1.1作用机理
(1）晶格畸变作用
水垢结晶成长过程中，抑制剂被吸附在结晶成长格子中，此吸附作用会改变结晶正常形态，而阻碍其成长为较大结晶。以CaCO3垢为例，它的成长是由正带电荷的Ca2+与带负电荷的CO3-相撞才能彼此结合，并按一定方向成长。当水中加入螯合分散剂时，它的成分物质会吸附到CaCO3晶体的活性增长点上与Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成长，使晶体畸变，不在增大。另外，部分吸附在晶体上的化合物，随着晶体增长而被卷入晶格中，使CaCO3晶格发生位错，在垢层中形成一些空洞，分子与分子之间的相互作用减少，使硬垢变软，因而极易被水流冲洗掉。
（2）增溶作用
阻垢分散剂能与水中Ca2+、Fe3+、Mg2+等金属离子形成稳定络合物，从而提高了CaCO3晶粒的析出时的过饱和度，也就是说增加了CaCO3在水中的溶解度。另外，由于有机膦酸吸附在CaCO3晶粒增长点上，使其畸变，即相对于不加药剂的水平来说，形成的晶粒要细小得多。从颗粒分散度对溶解度影响的角度看，晶粒小也就意味着CaCO3溶解度变大，因此提高了CaCO3析出时的过饱和度。
（3）分散作用
螯合分散剂的分子在水中电离成阴离子后，由于物理或化学的作用，有强烈的吸附性，它会吸附到悬浮在水中的一些杂质的粒子上，使粒子表面带有相同的负电荷，因而使粒子间相互静电排斥，避免颗粒碰撞积聚成长，颗粒呈分散状态悬浮于水中。
2.2 缓蚀剂
添加到水溶液介质中能抑制或降低金属和合金属腐蚀速度，改变金属相合金腐蚀电极过程的一类添加剂称为缓蚀剂或腐蚀剂或腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果显著。
2.2.1作用机理
由于金属腐蚀和缓蚀过程的复杂性以及缓蚀剂的多样性，难以用同一种理论解释各种各样缓蚀剂的作用机理，概括起来可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理。
（1）电化学机理
电化学理论认为缓蚀剂通过加大腐蚀的阴极过程或阳极过程的阻力而减小金属的腐蚀速率。金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果，这也是造成浸蚀腐蚀最主要的因素，原电池反应包括阳极反应和阴极反应。如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个，原电池反应将减缓，金属的腐蚀速度就会减慢。

B. 循环水对设备腐蚀的主要原因是什么

循环水的水质直来接影响装置水源冷器及管路的安全运行,水质超标,对换热器形成腐蚀,造成泄漏,泄漏进一步使水质恶化,恶化的水质再对冷换设备加重腐蚀,形成恶性循环,严重时造成装置停产。循环水主要有工业和家用两种，主要目的都是为了节约用水。工业循环水主要用在冷却水系统中，所以也叫循环冷却水。因为工业冷却水占总用水量的90%以上。家庭循环水主要用在热水器上。

C. 含氟化物(氟化铵，氟化钠等)的循环冷却水中如何保护这种水对金属的腐蚀，比如轴承，导轨，等钢铁金属件

氟化铵溶液因水解呈酸性比不水解呈中性的氟化钠溶液腐蚀性更强，一般这类含氟化物的水溶液对金属都有一定的腐蚀性，氟离子的高配位性往往会降低金属的电极电位加剧金属的电化侵蚀速度。控制溶液的酸碱性从热力学上可以一定程度抑制减缓对金属的腐蚀，但对金属表面作钝化等阳极化处理可以从动力学上更有效地提高金属的抗蚀能力。

D. 工业水处理的冷却水

腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水中溶解氧总是饱和的，水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因。
结垢：水在冷却塔中蒸发，使循环水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸钙在传热面上结垢析出的倾向增加。
粘泥：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害。
冷却水的循环使用对换热器带来的腐蚀、结垢和粘泥问题要比使用直流水严重得多。因此，循环冷却水如果不加以处理，则以上问题的发生将使换热设备的水流阻力加大，水泵的电耗增加，传热效率降低，并使生产工艺条件处于不正常状况。一些工厂，为了提高传热效率的需要，换热器的管壁很薄，并且严格控制污垢的厚度，换热器一旦发生腐蚀或结垢，尤其是局部腐蚀的发生，后果相当严重！因此，换热系统必须综合解决腐蚀、结垢和微生物粘泥三个问题。