循环冷却水处理PPT课件.ppt

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1、关于循环冷却水处理第一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 第一节第一节 循环冷却水处理概况循环冷却水处理概况 一、一、一、一、冷却系统的类型冷却系统的类型冷却系统的类型冷却系统的类型1.1.直流冷却水系统直流冷却水系统 冷冷却却水水仅仅通通过过换换热热设设备备一一次次，用用过过后后就就排排放放掉掉。不不需需要要其其他他冷冷却却水水构构筑筑物物，因因而而投投资资少少、操操作作简简单单，但但是是冷冷却却水水的的操操作作费费用用大大，且不符合节水的要求。且不符合节水的要求。图3-1直流冷却水系统第二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月2.2.密闭式循环冷却水系统密闭式循环冷却水

2、系统 冷却水密闭循环，并交冷却水密闭循环，并交替冷却和加热，而不与空气替冷却和加热，而不与空气接触。水的再冷通常通过另接触。水的再冷通常通过另一台换热设备用其他冷却介一台换热设备用其他冷却介质冷却的。一般用于发动机、质冷却的。一般用于发动机、内燃机或有特殊要求的单台内燃机或有特殊要求的单台换热设备。换热设备。图3-2 封闭式循环冷却水系统第三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月密闭系统的优点密闭系统的优点（1 1）水温易控制；（2 2）水质问题的控制简单化：补充水量少；（3 3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量；放

3、的水量；（4 4）水的蒸发很少；）水的蒸发很少；（5 5）结垢程度较轻：一般用软化水或去离子水。（6 6）腐蚀问题不严重：氧不是处于饱和状态。第四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月3.3.3.3.敞开式蒸发系统敞开式蒸发系统敞开式蒸发系统敞开式蒸发系统 冷却水通过热交换器后，冷却水通过热交换器后，水温提高成为热水，热水经水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由冷却塔曝气与空气接触，由于水的蒸发散热和接触散热于水的蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再使水温降低，冷却后的水再循环利用。又称为冷却塔系循环利用。又称为冷却塔系统统。图3-3敞开式循环冷却水系统1-补充水（M）

4、；2-冷却塔；3-冷水池；4-循环水泵；5-渗漏水（F）；6-冷却水；7-冷却用换热器；8-热水（R）；9-排污水（B）；10-蒸发损失（E）；11-风吹损失（D）；12-空气第五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月vv水的蒸发散热水的蒸发散热 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。所需的热量，从而使水冷却。v水的接触传热水的接触传热 水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的

5、热量传到空水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。vv水的辐射传热水的辐射传热 不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。现象。水冷却的原理第六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。按其热水与空冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。按其热水与空气接触方式的不同，可分为：气接触方式的不同，可分为：水面冷却构筑物水面

6、冷却构筑物 又称凉水池又称凉水池 ，需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐将水冷却到适当再用需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐将水冷却到适当再用的温度。的温度。冷却冷却过过程程缓缓慢，效率低，温差小。且需要很大的慢，效率低，温差小。且需要很大的贮贮水池。水池。vv喷水池喷水池 池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即使在较小的水池也能加速冷却。使在较小的水池也能加速冷却。水的消耗大，水的消耗大，约为约为循循环环水量的水量的1.0-5.0%1.0-5

7、.0%。易易带带入周入周围围的的杂质杂质。vv冷却塔冷却塔 是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用来提高冷却效果。占地面积小、冷却效果好。有流作用来提高冷却效果。占地面积小、冷却效果好。有自然通自然通风风式和机械通式和机械通风风式。冷却塔包括式。冷却塔包括通通通通风风风风筒、配水系筒、配水系筒、配水系筒、配水系统统统统、淋水装置、通、淋水装置、通、淋水装置、通、淋水装置、通风设备风设备风设备风设备、收水器、集水池、收水器、集水池、收水器、集水池、收水器、集水池等部分等部分 冷

8、却设备的种类与结构冷却设备的种类与结构第七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月图3-4自然通风冷却塔图3-5机械通风冷却塔1-配水系统；2-填料；3-百叶窗；1-配水系统；2-填料；3-百叶窗；4-集水池；5-空气分配区；6-风筒；4-集水池；5-空气分配区；6-风机；7-热空气和水蒸汽；8-冷水7-风筒；8-热空气和水蒸汽；9-冷水第八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月图3-6玻璃钢冷却塔1-玻璃钢塔体；2-淋水装置；3-填料；4-空气；5-接水盘；6-冷却水；7-热水；8-排风扇；9-热空气和水蒸汽第九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月冷却塔效率的衡量指标

9、冷却塔效率的衡量指标 冷却幅高（也称湿球温差）冷却幅高（也称湿球温差）冷却水温和空气湿球温度的差值冷却水温和空气湿球温度的差值 T T2 2-。代表该地热水冷代表该地热水冷却所能达到的极限值。却所能达到的极限值。T T2 2-越小，效能越高。越小，效能越高。冷却幅宽冷却幅宽 冷却塔的回水和出水温度的差值，冷却塔的回水和出水温度的差值，T T1 1-T-T2 2。淋水密度淋水密度 指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m m3 3/(m/(m2 2h)h)。淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面积

10、的热负荷。积的热负荷。第十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月敞开式冷却水的工况敞开式冷却水的工况 冷却过程中的三种损失冷却过程中的三种损失:蒸发损失、风吹损失、排污量蒸发损失、风吹损失、排污量补充水量补充水量 M=E+D+B+FM=E+D+B+F，（1 1）蒸发损失）蒸发损失E E=a(R-B),a=e(tE E=a(R-B),a=e(t2 2-t-t1 1)（2 2）风吹损失）风吹损失D D=(0.2%-0.5%)RD D=(0.2%-0.5%)R （3 3）排污损失）排污损失B B=E/(K-1)B B=E/(K-1)（4 4）渗漏损失）渗漏损失F F M M、E E、D D、

11、B B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量，分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量，R R为系统中循为系统中循环水量，环水量，e e为损失系数，为损失系数，K K为浓缩倍数。为浓缩倍数。第十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月离子浓度的改变离子浓度的改变 图3-7 降低浓缩倍数时水中 图3-8提高浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线离子浓度变化曲线不论系统中某离子的初始浓度为多少，随着运行时间的推移，其最终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。由此证明了控制好补充水量和排污量能使系统中某些离子浓度稳定在一个定值。第十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月浓

12、缩倍数 指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之比。用来计算浓缩倍数的物质要求他们的浓度除了随浓缩过程增加外不受其他条件干扰。第十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月二、二、敞开式循环冷却水系统产生的问题敞开式循环冷却水系统产生的问题沉积物的析出和附着沉积物的析出和附着沉积物的析出和附着沉积物的析出和附着 重碳酸盐分解产生碳酸钙水垢，轻者降低换热器的传热效率，重碳酸盐分解产生碳酸钙水垢，轻者降低换热器的传热效率，重者堵塞管道。重者堵塞管道。有害离子引起的腐蚀有害离子引起的腐蚀有害离子引起的腐蚀有害离子引起的腐蚀 溶解氧引起电化学腐蚀溶解氧引起电化学腐蚀 有害离子引起腐蚀有害离

13、子引起腐蚀微生物的滋生和粘泥微生物的滋生和粘泥微生物的滋生和粘泥微生物的滋生和粘泥 细菌和藻类繁殖，生成生物粘泥而引起腐蚀、管道堵塞细菌和藻类繁殖，生成生物粘泥而引起腐蚀、管道堵塞第十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月三、三、敞开式循环冷却水处理的重要性敞开式循环冷却水处理的重要性稳定生产节约水资源减少环境污染节约钢材第十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月第二节第二节 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制 一、一、冷却水中金属腐蚀的机理冷却水中金属腐蚀的机理第十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 造造成成金金属属腐腐蚀蚀

14、的的是是金金属属的的阳阳极极溶溶解解反反应应。因因此此，金金属属的的腐腐蚀蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。孤孤立立的的金金属属腐腐蚀蚀时时，在在金金属属表表面面上上同同时时以以相相等等速速度度进进行行着着一一个个阳阳极极反反应应和和一一个个阴阴极极反反应应的的现现象象，称称为为电电极极反反应应的的耦耦合合。互互相相耦耦合合的的反反应应称称为为共共轭轭反反应应，而而相相应应的的腐腐蚀蚀体体系系则则称称为为共共轭轭体体系系。在在共共扼扼体体系系中中，总总的的阳阳极极反反应应速速度度与与总总的的阴阴极极反反应应速速度度相相等等

15、。此此时时，阳阳极极反反应应释释放放出出的的电电子子恰恰好好为为阴阴极极反反应应所所消消耗耗，金金属属表表面面没没有有电电荷荷的的积积累累，故故其其电电极极电电位位也也不不随时间而变化。随时间而变化。从从从从以以以以上上上上的的的的讨讨讨讨论论论论中中中中可可可可以以以以看看看看到到到到，在在在在腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀控控控控制制制制中中中中，只只只只要要要要控控控控制制制制腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀过过过过程程程程中中中中的的的的阳阳阳阳极极极极反反反反应应应应和和和和阴阴阴阴极极极极反反反反应应应应两两两两者者者者中中中中的的的的任任任任意意意意个个个个电电电电极极极极反反反反应应应应的的的的速速速速度度

16、度度，则则则则另另另另一一一一个个个个电电电电极极极极反反反反应应应应的的的的速速速速度度度度也也也也会会会会随随随随之之之之而而而而受受受受到到到到控控控控制制制制，从从从从而而而而使使使使整整整整个个个个腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀过过过过程程程程的的的的速速速速度度度度受受受受到到到到控制。控制。控制。控制。第十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月二、二、影响腐蚀的因素影响腐蚀的因素（一）化学因素（一）化学因素（一）化学因素（一）化学因素 （二）物理因素（二）物理因素（二）物理因素（二）物理因素 （三）微生物（三）微生物（三）微生物（三）微生物 1.pH1.pH值值 1.1.温度温度 2

17、.2.溶解溶解盐盐 2.2.金属相对面积金属相对面积 3.3.溶解气体溶解气体 3.3.流速流速 4.4.悬浮物悬浮物 4.4.不同金属不同金属 5.5.冶金学方面冶金学方面 第十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 （一）化学因素（一）化学因素（一）化学因素（一）化学因素 pHpHpHpH值值值值 pHpH值对金属腐蚀速度的影响取决于该金属的氧化物在水中的溶解度值对金属腐蚀速度的影响取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对对pHpH值的依赖关系。值的依赖关系。溶解溶解溶解溶解盐盐盐盐 溶液溶液电导电导率的升高使初期腐率的升高使初期腐蚀蚀速度也升高；像速度也升高；像ClCl-、SOSO

18、4 42-2-等腐等腐蚀蚀性离性离子，可以破坏金属的阳极氧化保子，可以破坏金属的阳极氧化保护护膜，从而膜，从而进进一步加速腐一步加速腐蚀蚀；构成硬；构成硬度和碱度的离子度和碱度的离子对对腐腐蚀蚀却有抑制作用；在却有抑制作用；在电电解解质浓质浓度高的水中，氧的度高的水中，氧的溶解度下降，所以含溶解度下降，所以含盐盐量高量高时时腐腐蚀蚀速度降低。速度降低。第十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月pH值对腐蚀速度的影响溶解固体对腐蚀速率的影响不同温度时氧含量对腐蚀的影响第二十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月溶解气体溶解气体溶解气体溶解气体 (1)(1)溶解氧溶解氧 起去极化

19、作用，会促起去极化作用，会促进进腐腐蚀蚀。当水中含氧不一致当水中含氧不一致时时，会形成氧，会形成氧浓浓差充气差充气电电池，表池，表现现形式形式为为垢下腐垢下腐蚀蚀。在某些情况下氧是氧化性钝化剂，能使金属钝化而免于腐蚀，在某些情况下氧是氧化性钝化剂，能使金属钝化而免于腐蚀，如在铝的腐蚀过程中如在铝的腐蚀过程中 (2)(2)二氧化碳二氧化碳 溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，从而有利于氢的逸出和溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，从而有利于氢的逸出和金属表面膜的溶解破坏。金属表面膜的溶解破坏。第二十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 (3)(3)氨氨 会选择性地腐蚀铜：会选择性地腐蚀铜：N

20、HNH3 3+H+H2 2O=NHO=NH4 4OH OH NH NH4 4OH+CuOH+Cu2+2+=Cu(NH=Cu(NH3 3)2+2+H+H2 2O O (4)(4)硫化氢硫化氢 导致导致pHpH降低；和铁反应生成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐降低；和铁反应生成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐蚀蚀悬浮物悬浮物悬浮物悬浮物 主要是易沉主要是易沉积积在在换热换热器表面引起垢下腐器表面引起垢下腐蚀蚀。当冷却水流速。当冷却水流速过过高高时时，颗颗粒容易粒容易对对硬度硬度较较低的金属或合金低的金属或合金产产生磨生磨损损腐腐蚀蚀。第二十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月温度温度温度温

21、度 温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。温度与扩散速度成正比，与过电压、温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。增加扩散量能使更多氧到粘度成反比。增加扩散量能使更多氧到达金属表面，导致腐蚀电池去极化；过达金属表面，导致腐蚀电池去极化；过电压下降时，因析氧而导致去极化；粘电压下降时，因析氧而导致去极化；粘度下降有利于阴阳极去极化，即有利与度下降有利于阴阳极去极化，即有利与大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。在金属相邻的区域内，温度不同，就会在金属相邻的区域内，温度不同，就会加剧点蚀，热的部位为阳极，冷的部位为加剧点蚀，热的部位为

22、阳极，冷的部位为阴极。阴极。温度对腐蚀速率的影响温差产生的A-敞开系统；B-密闭系统自发电池（二）物理因素（二）物理因素第二十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月金属相对面积金属相对面积金属相对面积金属相对面积 （面积效应）（面积效应）（面积效应）（面积效应）腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。不同金属：不同金属：镍镍-钢结钢结合合时时，镍为镍为阴极。采用管阴极。采用管-管板管板连连接，接，钢钢-镍则镍则腐腐蚀蚀加加剧剧 镍镍-钢钢增腐增腐蚀蚀小得多。小得多。同一金属：同一金属：钝钝化膜破坏。化膜破坏。（点蚀）（点蚀）流速流速流速流速

23、 一般情况下流速增加使腐蚀速度增加。在高流速区域，层流区一般情况下流速增加使腐蚀速度增加。在高流速区域，层流区的厚度减少，的厚度减少，氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加速进行。高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。第二十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 不同金属不同金属不同金属不同金属 不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀的驱动力不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀的驱动力是金属间的电位差，电偶中的阳极腐蚀。（阴极保护）是金

24、属间的电位差，电偶中的阳极腐蚀。（阴极保护）冶金学方面冶金学方面冶金学方面冶金学方面 金属的均匀性：非均相金属的金属的均匀性：非均相金属的夹杂夹杂区、晶粒区、晶粒结结构的金属化合物上构的金属化合物上的的夹杂夹杂区区 金属表面状况：表面总有缺陷，如划痕、裂纹等；金属表面状况：表面总有缺陷，如划痕、裂纹等；静静态应态应力：交力：交变应变应力力。第二十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 微生物的粘泥引起垢下腐蚀。微生物的粘泥引起垢下腐蚀。一些微生物的新陈代谢过程参与了电化学过程，促使腐蚀一些微生物的新陈代谢过程参与了电化学过程，促使腐蚀加速。如，厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；某些

25、种类加速。如，厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；某些种类的细菌还会产生酸性化合物；去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可的细菌还会产生酸性化合物；去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可使硫酸盐生成硫化氢；硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。使硫酸盐生成硫化氢；硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。（三）微生物（三）微生物第二十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月三、腐蚀的形态 腐蚀常见的形态有均匀腐蚀、点蚀、侵蚀、选择性腐腐蚀常见的形态有均匀腐蚀、点蚀、侵蚀、选择性腐蚀、垢下腐蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀、开裂腐蚀（应力腐蚀、垢下腐蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀、开裂腐蚀（应力腐蚀开裂）。蚀开裂）。第二十七张，PPT共一百九十八页

26、，创作于2022年6月 均匀腐蚀（全面腐蚀）均匀腐蚀（全面腐蚀）均匀腐蚀（全面腐蚀）均匀腐蚀（全面腐蚀）是循环冷却水中遇到的最普遍的问题。是循环冷却水中遇到的最普遍的问题。均均匀匀腐腐蚀蚀指指在在腐腐蚀蚀介介质质的的作作用用下下，金金属属整整个个表表面面发发生生的的腐腐蚀蚀破破坏坏，基基本本按按相相同同的的腐腐蚀蚀速速度度进进行行。这这是是因因为为金金属属表表面面的的阴阴阳阳极极交交叉叉分分布布，大大量量的的微微阴阴极极微微阳阳极极反反应应同同时时发发生生，金金属属具具有有相相同同的的腐腐蚀蚀电电流流，腐腐蚀蚀产产物物在在整整个个金金属属表表面面形形成成。均均匀匀腐腐蚀蚀是是在在金金属属正正常

27、常的的腐腐蚀蚀允允许许范范围围内内，一一般在设计时纳入设计寿命之中。般在设计时纳入设计寿命之中。第二十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 点蚀点蚀点蚀点蚀 最最常常见见的的一一种种腐腐蚀蚀形形态态，通通常常其其腐腐蚀蚀深深度度大大于于其其孔孔径径。点点蚀蚀深深度度与与大大阴阴极极和和小小阳阳极极的的面面积积比比率率成成正正比比关关系系。在在含含活活性性阴阴离离子子的的介介质质中中，钝钝化化膜膜的的平平衡衡破破坏坏，溶溶解解占占优优势势，形形成成孔孔蚀蚀核核，蚀蚀核核长长大大成成为为蚀蚀孔孔，蚀蚀孔孔发发展展形形成成氧氧浓浓差差电电池池，最最后后形形成成闭闭塞塞电电池池，在在酸酸化

28、化自催化作用下造成腐蚀加速。自催化作用下造成腐蚀加速。第二十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月（1 1）冲击腐蚀）冲击腐蚀 在在湍湍流流水水中中，含含溶溶解解固固形形物物和和悬悬浮浮物物或或所所携携带带的的气气体体含含量量较较高高的的水水中中氧氧化化物物的的钝钝化化膜膜常常遭遭受受破破坏坏，使使金金属属设设备备产产生生严严重重的的局局部部腐腐蚀蚀。如如换换热热器器管管束束的的入入口口、节节流流区区、直直角角弯弯管管及及弯弯头头处处受受水水侵侵蚀蚀最最严严重重。铜铜及及其其合金。合金。海海军军黄黄铜铜、铝铝黄黄铜铜和和铜镍铜镍合金合金较较能抗冲能抗冲击击腐腐蚀蚀。受冲击腐蚀的金属断

29、面侵蚀侵蚀 是在高流速条件下形成的。分为冲击腐蚀冲击腐蚀和气蚀气蚀两种。第三十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月（2 2）气蚀（空泡腐蚀）气蚀（空泡腐蚀）在流速高、压力变化大，且含溶解气体或渗入气体的水在流速高、压力变化大，且含溶解气体或渗入气体的水中易发生，如泵叶轮的吸水侧、管网系统的直角弯管、球阀中易发生，如泵叶轮的吸水侧、管网系统的直角弯管、球阀或闸阀的出水侧。当水流到较高压力时，低压区形成的气泡或闸阀的出水侧。当水流到较高压力时，低压区形成的气泡发生破裂，产生很高的冲击压力，可以到达几十到几百发生破裂，产生很高的冲击压力，可以到达几十到几百Mpa,Mpa,导导致金属表面被腐

30、蚀成为蚀坑、裂纹和穿孔。气蚀外表往往致金属表面被腐蚀成为蚀坑、裂纹和穿孔。气蚀外表往往是又深又圆的麻坑，但无锈瘤。溶解氮含量高时会加剧气是又深又圆的麻坑，但无锈瘤。溶解氮含量高时会加剧气蚀。蚀。第三十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 合金中的某一种元素首先被侵蚀，从合金主体中被浸提出。合金中的某一种元素首先被侵蚀，从合金主体中被浸提出。（1 1）脱锌腐蚀）脱锌腐蚀 锌从黄铜中侵蚀下来，使铜的结构变成脆弱的孔状体，表面呈淡红色，而锌从黄铜中侵蚀下来，使铜的结构变成脆弱的孔状体，表面呈淡红色，而不是黄色。当存在氧的浓度差、低流速、高温、酸性和碱性介质和曝气的水，不是黄色。当存在氧的

31、浓度差、低流速、高温、酸性和碱性介质和曝气的水，会加剧这种侵蚀。脱锌有两种：塞式（在高盐水中，涉及面积小，但穿透很深）会加剧这种侵蚀。脱锌有两种：塞式（在高盐水中，涉及面积小，但穿透很深）和层式（面积大且均匀，沿整个金属表面发生）和层式（面积大且均匀，沿整个金属表面发生）（2 2）石墨化作用）石墨化作用 铸铁会选择性地失铁。金属保持一个弱石墨和氧化铁结构，石墨的过铸铁会选择性地失铁。金属保持一个弱石墨和氧化铁结构，石墨的过电压很低，会由于氧的放出而导致侵蚀蔓延。通常情况下，晶粒边界首先电压很低，会由于氧的放出而导致侵蚀蔓延。通常情况下，晶粒边界首先受到侵蚀，然后逐步蔓延。在低受到侵蚀，然后逐步

32、蔓延。在低pHpH值、高含量溶解固体、硫化氢气体之类的酸值、高含量溶解固体、硫化氢气体之类的酸性污染物会加速石墨化作用。性污染物会加速石墨化作用。选择性腐蚀选择性腐蚀第三十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 垢下腐蚀垢下腐蚀垢下腐蚀垢下腐蚀 垢下腐蚀属于氧的浓差电池腐蚀。垢下腐蚀属于氧的浓差电池腐蚀。沉积物控制不善，会引起垢下腐蚀。一旦发生，腐蚀会循沉积物控制不善，会引起垢下腐蚀。一旦发生，腐蚀会循环加剧，药剂也无济于事。低流速区域易发生。环加剧，药剂也无济于事。低流速区域易发生。防止垢下腐蚀的措施：加大流速减少沉积物，加强对微生物的防止垢下腐蚀的措施：加大流速减少沉积物，加强对

33、微生物的控制，减少微生物粘泥。控制，减少微生物粘泥。第三十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月缝隙腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀 氧氧浓浓差差电电池池的的形形成成对对腐腐蚀蚀的的开开始始起起促促进进作作用用，酸酸化化自自催催化化作作用用是是造造成成腐腐蚀蚀加加速速的的根根本本原原因因。侵侵蚀蚀程程度度与与阳阳极极缝缝隙隙的的面面积和周围的阴极面积的比率成正比关系。积和周围的阴极面积的比率成正比关系。水线侵蚀水线侵蚀水线侵蚀水线侵蚀 在在未未充充满满水水的的配配水水系系统统或或热热交交换换器器以以及及各各种种容容器器内内都都有有一一个个三三相相区区：上上部部是是空空气气，下下部部是是冷

34、冷却却水水和和金金属属本本身身。三三相相的的存存在在会会同同时时产产生生充充充充气气气气浓浓浓浓差差差差电电电电池池池池和和缝缝缝缝隙隙隙隙腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀。在在金金属属和和交交界界的的弯弯月月面面部部分分容容易易发发生生氧氧的的去去极极化化，这这一一充充满满气气体体的的部部分分成成为为阴阴极极，而而紧紧挨挨着着它它的的金金属属区区则则为为阳阳极极。一一般般用用阴阴极极抑抑制制剂剂来来克克服服水水线线侵侵蚀蚀，但但剂剂量要适当。量要适当。第三十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 （1 1）晶间开裂腐蚀）晶间开裂腐蚀 晶间开裂腐蚀产

35、生于晶间开裂腐蚀产生于 晶粒边界之间；一般出现在阳极晶粒的边界。如奥氏晶粒边界之间；一般出现在阳极晶粒的边界。如奥氏体和马氏体不锈钢的应力腐蚀。体和马氏体不锈钢的应力腐蚀。金属在制造过程中常处于应力状态，会在垂直于应力方向上开裂。在金属在制造过程中常处于应力状态，会在垂直于应力方向上开裂。在高温、高氯化物浓度或腐蚀条件的存在，都会促使晶间腐蚀开裂。高温、高氯化物浓度或腐蚀条件的存在，都会促使晶间腐蚀开裂。（2 2）穿晶开裂腐蚀）穿晶开裂腐蚀 穿晶开裂腐蚀表现为穿过晶粒。发生在反复承受应力的条件下发生。纯金属抵穿晶开裂腐蚀表现为穿过晶粒。发生在反复承受应力的条件下发生。纯金属抵抗穿晶开裂的能力较

36、强。抗穿晶开裂的能力较强。晶间应力腐蚀开裂（200）穿晶应力腐蚀开裂（200）第三十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 腐腐蚀蚀速速度度又又称称为为腐腐蚀蚀速速率率或或腐腐蚀蚀率率。工工业业冷冷却却水水处处理理的的文文献献中中，已已经经采采用用SISI制制的的mmmma(a(毫毫米米年年）和和mma(a(微微米米年年)作作为为腐腐蚀蚀速速度度的的单单位位。它它们们的的物物理理意意义义是是：如如果果金金属属表表面面各各处处的的腐腐蚀蚀是是均均匀匀的的，则则金属表面每年的腐蚀深度将是多少金属表面每年的腐蚀深度将是多少mm(mm(毫米毫米)或或m(m(微米微米)。对对冷冷却却水水系系统

37、统中中金金属属的的腐腐蚀蚀控控制制并并不不是是要要求求绝绝对对不不发发生生腐腐蚀蚀(即即腐腐蚀速度为零蚀速度为零)，而是要求把金属的腐蚀速度控制在一定范围。，而是要求把金属的腐蚀速度控制在一定范围。设设计计规规范范中中对对循循环环冷冷却却水水系系统统中中腐腐蚀蚀控控制制指指标标规规定定：碳碳钢钢换换热热器器管管壁壁的的腐腐蚀蚀速速度度宜宜小小于于0.125mm0.125mma a；钢钢合合金金和和不不锈锈钢钢换换热热器器管管壁的腐蚀速度宜小于壁的腐蚀速度宜小于0.005mm0.005mma a。第三十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月四 冷却水中腐蚀的控制方法 循环冷却水系统中金

38、属腐蚀的控制方法很多，常用的有1.提高冷却水的pH值2.添加缓蚀剂3.选用耐蚀材料的换热器4.用防腐阻垢涂料涂覆第三十七张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月（一）提高（一）提高pH值控制腐蚀值控制腐蚀 碳钢的腐蚀速度与碳钢的腐蚀速度与PHPH值的关系值的关系 由金属腐蚀的理论可知，随着水由金属腐蚀的理论可知，随着水pHpH值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属值的增加，水中氢离子的浓度降低，金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制，碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大，故冷却水对碳钢的腐蚀性随其增大，故冷却水对碳

39、钢的腐蚀性随其PHPH值的增加而降低。值的增加而降低。冷却水的pH值对碳钢腐蚀速度的影响未保护碳钢的腐蚀速度；-碳钢管壁腐蚀速度容许值的上限第三十八张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月第三十九张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 提高提高提高提高pHpH值控制碳钢腐蚀的原理值控制碳钢腐蚀的原理值控制碳钢腐蚀的原理值控制碳钢腐蚀的原理 由由上上图图中中可可以以看看到到，在在没没有有溶溶解解氧氧的的溶溶液液中中，铁铁的的腐腐蚀蚀电电位位 (实实线线)总总是是在在a a线线 (它它代代表表H H+与与H H2 2的的平平衡衡电电位位与与pHpH的的关关系系)以以下下。与与此此同同

40、时时在在pHpH9 9.5 5时时，铁铁的的自自然然腐腐蚀蚀电电位位处处子子腐腐蚀蚀区区内内，这这意意味味着着此此时时铁铁 (或或碳碳钢钢)将将发发生生折折氢氢的的腐腐蚀蚀。随随着着水水pHpH值值的的增增大大，铁铁的的腐腐蚀蚀电电位位逐逐渐渐接接近近铁铁的的稳稳定定区区，故故铁铁的的腐腐蚀蚀速速度度将将随随pHpH位位的的增增大大而而降降低低。在在pHpH9 9.5 5 1212.5 5时时，铁铁的的自自然然腐腐蚀蚀电电位位靠靠近近稳稳定定区区的的边边界界。此此时时，铁铁的的电电位位实实际际处处于于Fe-FeFe-Fe3 3O O4 4体体系系的的平平衡衡电电位位，FeFe变变为为FeFe3

41、 3O O4 4，腐腐蚀蚀速速度度变变得得很很小小。在在有有溶溶解解氧氧存存在在的的溶溶液液中中，铁铁的的腐腐蚀蚀电电位位与与无无溶溶解解氧氧存存在在时时相相比比明明显显升升高高(见见图图中中的的虚虚折折线线)。在在pHpH8 8.0 0时时，氧氧虽虽能能使使铁铁的的腐腐蚀蚀电电位位升升高高，但但还还不不足足以以进进入入钝钝化化区区，铁铁的的自自然然腐腐蚀蚀电电位位仍仍处处于于腐腐蚀蚀区区内内，此此时时，氧氧将将使使铁铁的的腐腐蚀蚀速速度度增增加加。当当pHpH8 8.0 0时时，氧氧使使铁铁的的表表面面生生成成一一层层钝钝化化膜膜 (主主要要成成分分为为-FeFe2 2O O3 3)，铁铁的

42、的腐腐蚀蚀电电位位升升高高而而进进人人钝钝化化区区内内。在在水水中没有氯离子的情况下，铁将得到保护。中没有氯离子的情况下，铁将得到保护。第四十张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 碱性冷却水处理碱性冷却水处理碱性冷却水处理碱性冷却水处理 第第一一种种是是广广义义的的碱碱性性冷冷却却水水处处理理，是是指指将将循循环环冷冷却却水水的的运运行行pHpH值值控控制制在在大大于于7 7.0 0的的冷却水处理。这种处理实际上包括了两大类：冷却水处理。这种处理实际上包括了两大类：(1)(1)不加酸调节不加酸调节pHpH值的碱性冷却水处理值的碱性冷却水处理 在在循循环环冷冷却却水水运运行行过过程程中

43、中，人人们们不不再再向向冷冷却却水水中中加加酸酸以以调调节节pHpH值值，而而是是让让冷冷却却水水在在冷冷却却塔塔内内爆爆气气过过程程中中达达到到其其自自然然平平衡衡pHpH值值，采采用用这这种种处处理理方方式式，冷冷却却水水的的pHpH值值大大致致为为8 8.0.09 9.5 5；(2)(2)加酸调节加酸调节pHpH值的碱性冷却水处理值的碱性冷却水处理 这这是是指指在在循循环环冷冷却却水水的的运运行行过过程程中中，向向冷冷却却水水中中加加入入酸酸(一一般般是是浓浓硫硫酸酸)以以控控制制其其pHpH值值，使使之之保保持持在在7 7.0.08 8.0 0之之间间的的处处理理。由由于于pHpH7

44、7.0.08 8.0 0的的水水已已偏偏于于碱碱性性一一侧，故也把它归入碱性冷却水处理。侧，故也把它归入碱性冷却水处理。第二种是狭义的碱性冷却水处理。它仅是指那些不加酸调节第二种是狭义的碱性冷却水处理。它仅是指那些不加酸调节pHpH值的碱性冷却值的碱性冷却水处理。水处理。第四十一张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月提高冷却水提高冷却水提高冷却水提高冷却水pHpHpHpH值的方法值的方法值的方法值的方法 敞开式循环冷却水系统是通过水在冷却塔内的曝气过程而提高敞开式循环冷却水系统是通过水在冷却塔内的曝气过程而提高其其pHpH值的。值的。当水中游离当水中游离COCO2 2浓度降到很低，水中

45、的浓度降到很低，水中的COCO2 2不再逸入大气，达到不再逸入大气，达到其自然平衡其自然平衡pHpH值时，水的值时，水的pHpH值大约升高到值大约升高到8 8.5 5左右。左右。这种通过曝气去这种通过曝气去提高冷却水提高冷却水pHpH值的途径有两个优点：值的途径有两个优点：（1 1）它不需要添加药剂或增加设备；它不需要添加药剂或增加设备；（2 2）它不需要人工去控制冷却水的）它不需要人工去控制冷却水的pHpH值，而是通过化学平衡的规值，而是通过化学平衡的规律而自动去控制，故在充分曝气的条件下，循环冷却水的律而自动去控制，故在充分曝气的条件下，循环冷却水的pHpH值值能较可靠地保持在能较可靠地保

46、持在8 8.0 09 9.5 5的范围内。的范围内。第四十二张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月提高提高p p p pH H值后遇到的问题值后遇到的问题 (1)(1)冷冷却却水水中中碳碳酸酸钙钙的的沉沉积积倾倾向向增增加加，易易于于引引起起结结垢垢和和垢垢下下腐蚀。腐蚀。(2)(2)循循环环冷冷却却水水在在pHpH8 8.0 09 9.5 5时时运运行行，碳碳钢钢的的腐腐蚀蚀速速度度虽虽有有所所下下降降，但但仍仍然然偏偏高高不不一一定定能能达达到到设设计计规规范范要要求求的的0 0.125mm125mma(5mpy)a(5mpy)以以下下。因因此此，冷冷却却水水系系统统在在pHpH8

47、 8.0 09 9.5 5运运行行时时，除除了了进进行行结结垢垢控控制制和和微微生生物物生生长长控控制制外外，还还需需要进行腐蚀控制。要进行腐蚀控制。(3)(3)给给两两种种常常用用的的冷冷却却水水缓缓蚀蚀剂剂聚聚磷磷酸酸盐盐和和锌锌盐盐的的使使用用带带来来了了困困难难。冷冷却却水水pHpH值值的的升升高高使使聚聚磷磷酸酸盐盐水水解解生生成成磷磷酸酸钙钙垢垢的倾向增大，也使锌离子易于生成氢氧化锌析出。的倾向增大，也使锌离子易于生成氢氧化锌析出。第四十三张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月 右右图图是是水水中中锌锌离离子子浓浓度度随随水水的的pHpH值值变变化化的的情情况况。随随着着p

48、HpH值值的的增增加加，水水中中锌锌离离子子浓浓度度急急剧剧下下降降。当当pHpH8 8.0 09 9.5 5时时，锌锌 离离 子子 浓浓 度度 只只 能能 保保 持持 在在1 1.0 00 0.2mg/L2mg/L左左右右。在在这这样样低低的的锌锌离离子子浓浓度度下下很很难难使使碳碳钢钢的的腐腐蚀蚀速度控制在速度控制在0 0.125mm/a125mm/a以下。以下。第四十四张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月（二）添加缓蚀剂控制腐蚀（二）添加缓蚀剂控制腐蚀（二）添加缓蚀剂控制腐蚀（二）添加缓蚀剂控制腐蚀 缓缓蚀蚀剂剂按按其其抑抑制制的的腐腐蚀蚀反反应应分分为为阳阳极极型型、阴阴极极

49、型型和和混混合合型型三三种种类类型型。阳阳极极型型缓缓蚀蚀剂剂使使金金属属形形成成氧氧化化物物保保护护膜膜。阴阴极极型型缓缓蚀蚀剂剂经经化化学学吸吸附附过过程程被被吸吸附附在在金金属属表表面面，本本身身形形成成一一层层膜膜，或或与与金金属属离离子子反反应应后后形形成膜。混合型兼备两种性能。成膜。混合型兼备两种性能。缓缓蚀蚀剂剂的的选选用用与与冷冷却却水水系系统统的的设设计计参参数数、水水的的成成分分、金金属属的的类类型型、应应力力、清清洁洁程程度度、水水流流速速度度以以及及水水处处理理所所要要达达到到的程度、的程度、pHpH值、溶解氧含量、盐、悬浮物成分等有关。值、溶解氧含量、盐、悬浮物成分等

50、有关。第四十五张，PPT共一百九十八页，创作于2022年6月I.单一冷却水缓蚀剂单一冷却水缓蚀剂1铬酸盐 是一种氧化性、阳极型缓蚀剂。是一种氧化性、阳极型缓蚀剂。铬酸盐有铬酸盐有个临界浓度。个临界浓度。在实际应用时，铬酸盐通常以较低的剂量与其他缓蚀剂在实际应用时，铬酸盐通常以较低的剂量与其他缓蚀剂 (例如锌例如锌盐、聚磷酸盐、有机膦酸盐等盐、聚磷酸盐、有机膦酸盐等)复配成复合缓蚀剂使用复配成复合缓蚀剂使用 容易还原失效。容易还原失效。(H(H2 2S)S)铬酸盐遇到的最大问题是它的毒性引起的环境污染。铬酸盐遇到的最大问题是它的毒性引起的环境污染。第四十六张，PPT共一百九十八页，创作于2022