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水处理行业的腐蚀及其机理

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学社博客 发表于 2019-8-12 06:38 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
看点01:电化学腐蚀
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指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而产生的破坏。在反应过程中有电流产生,腐蚀金属表面上存在着阴极和阳极。
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9 P  l. M; H8 A: L4 _' g阳极反应是金属原子失去电子而成为离子状态转移到介质中,称为阳极氧化过程。阴极反应是介质中的去极剂吸收来自阳极的电子,称为阴极还原过程。9 {1 p, p' A% _( V: I6 ^
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这两个反应是相互独立而又同时进行的,称之为一对共轭反应。由阴阳极组成了短路电池,腐蚀过程中有电流产生。如金属在海水、土壤及酸、碱、盐溶液中的腐蚀均属这一类。
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电化学腐蚀

电化学腐蚀
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看点02:极化和去极化作用
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极化:% s- ~* f. N" L1 y" ~
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腐蚀过程中,电流在阳极部位和阴极部位间流动,这说明阳极部位和阴极部位间有电位差。如果水中不含氧,阳极腐蚀反应的电子在阴极发生以下反应:& r* L3 [9 c: l; l
- C% B. ~: `& ~8 y  q5 e
2e+2H+→2H→H2
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- V" s6 g2 r, P/ }- m6 d* f; M/ {生成的原子态氢和气体覆盖在阴极表面,循环水处理,冷却水处理产生了与腐蚀电位相反的电压,称为的超电压,使循环水处理中的电位差起了变化,阻止了电流的流动,也就是停止了腐蚀过程的进行。: [# i6 Y7 l2 J  }$ L

9 m: I2 M- G* Y3 _这种由于反应生成物所引起的电位差变化称为极化。循环水水处理中在腐蚀过程中起了极化作用,极化作用起了抑制腐蚀过程的作用。$ _4 l# F, F# m

8 L& P7 p: N, E去极化:
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4 q: x: S$ \) {4 l4 f当水中有溶解氧存在时,阴极反应按下式进行:3 G' M) L- q9 l- t: L
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H2+1/2O2→H2O或1/2O2+H2O+2e→2OHˉ- E- D  u) F/ z. ~) w# Z) g

2 q  ^+ N5 H3 \' A6 `由于氧参加了反应,夺走了覆盖在阴极表面上的原子态氢,因而使气体的极化作用遭到破坏。排除极化的作用称为去极化,氧在腐蚀过程中起了去极化作用,去极化作用起了助长腐蚀过程的作用。7 d' N* O, `# R) B

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看点03:电偶腐蚀
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电偶腐蚀:! t$ ?' S8 F6 [/ _2 e# Q
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很多生产装置是用不同的金属或合金制造而成,这些材料是互相接触的。由于不同金属电位间存在着差异,在水溶液(电介质)中形成电偶电池,较活泼的电位较负的金属是阳极,腐蚀速度要比未偶合时高;电位较正的金属是阴极受到保护,腐蚀速度下降或停止。
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在系统中,常见的电偶腐蚀有铁和黄铜、铁和不锈钢、铝和钢、镑和钢、以及锌和黄铜等,不论在哪种情况下,都是前一种金属遭受腐蚀。3 G$ A% D/ ^/ E5 A5 W

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电偶腐蚀

电偶腐蚀
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看点04:氧浓差腐蚀
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氧浓差腐蚀电池是金属在水中腐蚀时最普遍、危害最大,但又是最难防治的一种腐蚀电池。9 z" o: s& [: \$ k

3 l1 y2 P9 \  X" \2 v氧浓差电池是介质浓度影响阴极反应而产生最位差。最常见的氧浓差电池有两种类型,一种是在不同深度的水中由于溶解氧浓度不同而造成氧浓度梯度产生的氧浓差电池。如水线腐蚀;另一种则是冷却水系统中最常见,也是危险最大的污垢下腐蚀或叫做沉积物腐蚀。在沉积物下面形成缝隙区,在这些缝隙区的溶液中,氧要得到补充是非常困难的;而缝隙外的金属表面上的溶液,氧的供应很充分,因而缝隙外是富氧区——阴极,而缝隙内则是贫氧区——阳极。缝隙区形成的氧浓差电池造成的腐蚀部位在缝隙之内,或在沉积物下面。. G$ j# x, L) l( w7 C+ {& O7 I6 C
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氧浓差腐蚀

氧浓差腐蚀
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看点05:缝隙腐蚀

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缝隙腐蚀:
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是金属表面被覆盖部位在某些环境中产生局部腐蚀的一种形式。大量热交换器的腐蚀穿孔,其中是最主要的原因是污垢下的腐蚀——缝隙腐蚀的一种类型。+ f5 M- a* x. }' |2 I; t) V

8 k1 W2 s5 K8 U$ M: d" U缝隙腐蚀的产生要有两个条件:
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一是要有危害性阴离子(Cl)存在;) P& O8 m/ b- c6 P

% E+ U( R, V7 x0 j# R二是要有滞留的缝隙作为一个腐蚀部位,缝隙要宽到足够能使液体进入,但又要窄到能保持一个滞留区。
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一般认为宽度在几千分之一英寸(1密耳以下)就会导致腐蚀,宽度在1/8英寸(0.3毫米)以上腐蚀很少产生。( v/ I! L/ X! r0 e1 ^( K2 @) O% M

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缝隙腐蚀

缝隙腐蚀

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看点06:点蚀

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( y9 B; R0 i% W5 v; x点蚀:
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* A: y6 B. o! Z# Z+ D& {* v过去有称为坑蚀、孔蚀,但现成比较统一的叫点蚀。点蚀是一种特殊的局部腐蚀,导致在金属上产生小孔若用P表示腐蚀孔的深度,d表示腐蚀孔的宽度,当P/d≤1时称为局部腐蚀。
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. m% Y" l( W3 G4 t* D当P/d>1时称为点蚀。产生点蚀的原因主要是水中离子或粘泥在金属表面产生沉积,这些沉积物覆盖在金属表面使水中溶解氧和缓蚀剂不能扩散到金属表面上,从而造成局部腐蚀。, W& W5 j* z# x: q

  g0 N% S6 t# x; V; q# i水中Cl-对点蚀也有影响,点蚀经常发生在热交热器的高温区和流速缓慢发生沉积的部位,增加水的流速有利于氧的扩散,有利于钝化膜的修补,而且亦可带走小孔上的沉积物,有利于控制点蚀的发生。
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( `6 g, W: x. B$ I; i点蚀是潜伏性和破坏性最大的一种腐蚀类型。点蚀都是大阴极小阳极,有自催化特性。小孔内腐蚀,使小孔周围受到阴极保护。孔越小,阴、阳极面积比越大,穿孔越快。: T# \9 R# Y& K; d3 v5 m" _& |

) v# A8 R' P  e6 n" b点蚀发生有时往往是在材料的一侧开始,在另一侧扩大穿孔,使得检测很困难。由于点蚀极强的破坏性,现在已愈来愈引起人们的重视。
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点蚀

点蚀
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看点07:应力腐蚀

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应力腐蚀:4 P0 e, D  I: v: \8 L

7 ~6 }7 k. J. s( i+ Z4 u是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。; e. a; }1 O0 l2 ~
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常见应力腐蚀的机理是:
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零件或构件在应力和腐蚀介质作用下,表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解,产生电流流向阴极。
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由于阳极面积比阴极的小得多,阳极的电流密度很大,进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用,破坏处逐渐形成裂纹,裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展,而且还能穿过晶粒发展。1 t' B- ]: ~! L2 O# A  \

应力腐蚀

应力腐蚀
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看点08:磨蚀及空化
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磨蚀:
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$ _" u2 a( v) D) g$ R* X) {3 @# H是由于腐蚀流体和金属表面间的相对运动,引起金厲的加速破坏或腐蚀。这类腐蚀常与金厲表面上的湍流程度有关。
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湍流使金属表面液体的搅动比层流时更为剧烈,使金属与介质的接触更为频繁,故通常叫做湍流腐蚀。湍流腐蚀实际上是一种机械磨耗和腐蚀共同作用的结果。
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9 L3 t+ n( m+ T1 `磨蚀的外表特征是槽、沟、波纹、圆孔和山谷形,还常常显示有方向性。在工厂中,像泵的叶片、阀、弯管、肘管、涡轮叶片、喷嘴等流速变化较大的部位.易产生磨蚀。+ l" v; P, g* P8 J8 P7 c

/ F8 B# c. Z8 R2 |4 u" C空化作用:4 V8 Y: z  @8 P+ p, ?

! P, ^. f# @( }: x/ j又称空泡腐蚀,它是磨蚀的一种特殊形式,是由于金厲表面附近的液体中有蒸气泡的产生和破灭所引起的。在高流速液体和压力变化的设备中易发生这类腐蚀,如水力涡轮机,船用螺旋桨、泵叶轮等。空泡腐蚀的外表十分粗糙且蚀孔分布紧密,它是腐蚀和机械作用两者引起的。  F8 L! G) ~& G0 Q! c4 v5 A" L3 k

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看点09:微生物腐蚀

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微生物腐蚀:
; l, L  B- ?, W1 N- V: O
8 ]4 |/ ^! p5 A是一种特殊类型的腐蚀,它是由于微生物的直接或间接地参加了腐蚀过程所起的金属毁坏作用。微生物腐蚀一般不单独存在,往往总是和电化学腐蚀同时发生的,两者很难截然分开。/ f( f$ j( t# w( N

5 W+ F5 i9 k% h9 c5 ~引起腐蚀的微生物一般为细菌及真菌,但也有藻类及原生动物等,在大多数场合下都可看作是各种细菌共同作用而造成危害的。微生物影响腐蚀主要是通过使电极电位和浓差电池发生变化而间接参与腐蚀作用这条途径,其方式大体分以下几类:
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1. 由于细菌繁殖所形成的粘泥沉积在金属表面,破坏了保护膜,构成局部电池;
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" @+ k! j0 a1 ?3 y: d2. 由细菌代谢作用引起氧和其它化合物的消耗,形成通气差电池和浓差电池,在局部电池中发生去极化作用;
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3. 由细菌代谢产物的作用引起的;
0 i. H6 z3 q" }1 A(1)影响pH值或酸度;. d# h! Q* ~" _4 V4 p: t6 |2 a  W
(2)影响氧化还原电位;/ i" o- d  T3 @4 R( y. j% h
(3)使环境的化学状况发生变化(包括氨、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、硫化物等其他离子,在应中起催化作用);0 b9 J3 V7 n2 p, F6 U

5 K1 v+ Y" U. W8 u% U& G( t(4)生成或消耗氧而影响氧的浓度。* g% ~& m  @% o9 ~/ h1 `
微生物腐蚀是一种局部腐蚀,而且几乎都有点蚀的迹象,其危害是极其严重的。' h( Y; v) m0 W. @3 W

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