第五讲循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制祥解.ppt

一、缓蚀剂的分类及其作用机理 1、根据所抑制的电极过程 缓蚀剂——减缓金属的腐蚀速度。金属腐蚀是由阳极反应和阴极反应所组成。 在腐蚀过程中，如果缓蚀剂抑制了阳极反应，使伊文思极化图中的阳极极化曲线的斜率增大，就是阳极型缓蚀剂；多为无机类的氧化剂，主要使金属钝化，形成钝化膜，减少腐蚀电流，减缓腐蚀。若加入量不够，不足以使金属全部钝化，则腐蚀会集中在未钝化完全的部位进行，引起点蚀。所以又称危险型缓蚀剂，其用量往往较多。磷酸盐类的阳性缓蚀剂还须有溶解氧，才能起缓蚀作用。 第六节 缓蚀剂 如果抑制了阴极反应或减少阴极面积，使伊文思极化图中的阴极极化曲线的斜率增加，就是阴极型缓蚀剂；其添加量不够时，不会加速腐蚀，比较安全，但抑制效果一般不如阳极型的好。 如果能同时抑制阳极反应和阴极反应，使伊文思极化图中的阳极极化曲线和阴极极化曲线的斜率同时增大，就是混合型缓蚀剂。 一般来说，阳极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向正方向移动，阴极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向负方向移动，而混合型缓蚀剂则对腐蚀电位Ec的影响较小，故移动很小或没有移动。见图5-12。 图5-12 缓蚀剂抑制电极过程的三种类型 均使腐蚀电流变小，从而减缓腐蚀速度。 2、根据生成保护膜的类型 根据在保护金属过程中所形成的保护膜的类型，缓蚀剂可以分为氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型缓蚀剂。 氧化膜型缓蚀剂能使金属表面氧化，形成一层致密的耐腐蚀的钝化膜。典型例子是铬酸盐和亚硝酸盐。如铬酸盐能使钢铁表面氧化，生成主要成分为γ-Fe2O3的保护膜，膜较薄(几nm)，致密，与金属结合紧密，抑制钢铁的腐蚀。由于具能使钢铁钝化，又称为钝化剂。这类缓蚀剂加入水中后，能在金属表面夺取电子，本身被还原，因此在成膜过程中被消耗掉，故在投加该缓蚀剂的初期时，需较高浓度，待成膜后，可减少用量，这时加入的药剂只是用来修补破损的氧化膜。氯离子、高温及高的水流速度都会破坏氧化膜，故用时要考虑适当提高其浓度。 沉淀膜型缓蚀剂是指药剂与水中某些离子或腐蚀下来的金属离子，互相结合沉淀在金属表面上，形成一层难溶的沉淀物或表面络合物，从而阻止金属的继续腐蚀。这类缓蚀剂有聚磷酸盐、硅酸盐(生成SiO2凝胶物)、锌盐(生成Zn(OH)2)和苯甲酸盐等。沉淀膜比钝化膜厚(几十nm)，致密性和附着力比钝化膜差，所以保护效果比氧化膜要差一些。 吸附膜型缓蚀剂主要是一些有机化合物，它们都是具有N、S、O等官能团的极性化合物，如硫醇类、有机胺等，能吸附在金属表面上，其中以10~18个碳原子的直链脂肪族胺的吸附能力最强。能起缓蚀作用是因为分子结构中具有可吸附在金属表面的亲水基团和遮蔽金属表面的疏水基团。亲水基团定向吸附在金属表面，疏水基团则阻碍水及溶解氧向金属表面扩散，从而抑制金属的腐蚀。吸附层比氧化膜还薄(分子级厚度)。使用时，可加入湿润剂，帮助其向铁锈覆盖的金属表面渗透，提高效果。 3．根据其他 按用途可分：冷却水缓蚀剂、油气井缓蚀剂、酸洗缓蚀剂、锅炉缓蚀剂等。 按化学组成分：有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。 按使用时的相态分：气相、液相、固相缓蚀剂。 按被保护金属的种类分：钢铁缓蚀剂、铜及铜合金缓蚀剂、铝及铝合金缓蚀剂等。 按使用的腐蚀介质的pH值分：酸性介质用的缓蚀剂、中性介质用的缓蚀剂和碱性介质用的缓蚀剂。冷却水的运行pH值通常在6.0~9.5之间，故冷却水缓蚀剂属于中性介质用的缓蚀剂。 二、冷却水缓蚀剂应具备的条件 缓蚀剂的品种虽很多，并不是所有的都适宜于用作冷却水缓蚀剂。在冷却水中使用时需要具备一定的条件： (1)在经济上是有利的。即和其他方案相比，在经济上是合算的或者是可以接受的； (2)它的飞溅、泄漏、排放，在环境保护上是容许的； (3)它与冷却水中存在的各种物质(例如Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、Cl-、O2和CO2等)以及加入冷却水中的阻垢剂、分散剂和杀生剂是相容的，甚至还有协同作用； (4)对冷却水系统中各种金属材料的缓蚀效果都是可以接受的，例如，当冷却水系统中同时使用碳钢的和铜合金的换热器时，添加缓蚀剂后，碳铜和铜合金的腐蚀速度都能降低到规定的范围以内； (5)不会造成换热金属表面传热系数的降低； (6)在冷却水运行的pH值范围内(6.0~9.5)，有较好的缓蚀作用。 三、常用的冷却水缓蚀剂 1、铬酸盐 最常用作冷却水缓蚀剂的铬酸盐是铬酸钠(Na2CrO4·4H2O)，最有效的一种缓蚀剂。是一种阳极型氧化型缓蚀剂。能使钢铁表面生成一层连