【正文】 Rc——腐蝕率，mm/a； △W——試片或試管失去的質(zhì)量，g； A——試驗管內(nèi)表面積或試片表面積，cm2； ρ——試件材料密度（，，），g/cm3； T——運行時間，h； 8760——與1年相當?shù)男r數(shù)，h/a； 10——與1厘米相當?shù)暮撩讛?shù)，mm/cm。腐蝕率又稱腐蝕速度，其國際單位制是mm/a。表1613是幾種常用單位的換算關系。表1613 幾種常用腐蝕率換算表換算單位給定單位g/(m2h)mddmm/ampy克/(米2時)/[g/(m2h)]1240345/ρ毫克/(分米2天)(mdd)1毫米/年(mm/a)1密耳/年(mpy)1注：ρ為材料的密度。 腐蝕的控制指標工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中換熱設備腐蝕率的控制指標應按生產(chǎn)工藝設備要求確定，當工藝設備無要求時，宜按下列指標控制：，銅、。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕的控制方法循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕的控制方法有：藥劑法；陰極保護法；陽極保護法；表面涂耐腐蝕層及設備材質(zhì)改進；電子射頻類的物理防腐蝕方法等。此處僅介紹最常用的藥劑法。藥劑法緩蝕是通過向循環(huán)水中投加并保持一定量的腐蝕藥劑，使之在金屬表面生成一層致密而連續(xù)的金屬氧化膜或氣體類型的膜，以抑制腐蝕過程，從而達到控制腐蝕的目的。緩蝕劑的使用不需要特殊的附加設備，也不需要改變金屬設備的材質(zhì)或進行表面處理。因此，使用緩蝕劑是一種經(jīng)濟效益較高且適應性較強的金屬腐蝕控制措施。依緩蝕劑在金屬表面形成的緩蝕膜的性質(zhì)，可以把緩蝕劑分成鈍化膜型、沉淀膜型和吸附膜型三大類，各類緩蝕性的性質(zhì)和膜的特性列于表1614。表1614 緩蝕膜的種類及性質(zhì)緩蝕劑酚類緩蝕劑舉例緩蝕膜的特點氧化膜型鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、亞硝酸鹽致密、膜較薄，與金屬結(jié)核緊密沉淀膜型水中離子型聚磷酸鹽、鋅鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、有機膦酸脂、有機膦酸鹽多孔膜厚與金屬結(jié)核不太緊密金屬離子型巰基苯駢噻唑、苯丙三氮唑比較致密、膜較薄吸附膜型硫醇類、有機胺類化合物、葡萄糖酸鹽、其他表面活性劑在非清潔表面上吸附性差 常用緩蝕劑緩蝕劑的品種很多，并不是所有緩蝕劑都適宜于用作冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑。目前國內(nèi)冷卻水系統(tǒng)常用緩蝕劑有以下幾種：A 亞硝酸鹽亞硝酸鹽是一種氧化膜型緩蝕劑，常用的是亞硝酸鈉。冷卻水中亞硝酸鹽的使用濃度通常為300~500mg/L。細菌能分解亞硝酸鹽，再加上它有毒性，故其很少用于敞開式系統(tǒng)，而適宜用作冷卻設備酸洗后的鈍化劑和密閉式系統(tǒng)中的非鉻酸鹽系緩蝕劑。B 鉬酸鹽鉬酸鹽也是一種氧化膜型緩蝕劑，但是它的氧化性較弱。因此，它需要核實的氧化劑去幫助它在金屬表面產(chǎn)生一層保護膜（氧化膜）。在敞開式系統(tǒng)中?，F(xiàn)成而又豐富的氧化劑是水中的溶解氧；在密閉式系統(tǒng)中，則需要諸如亞硝酸鹽一類的氧化性鹽。鉬酸鹽單獨使用需要較高劑量才能獲得滿足的緩蝕效果。為了減少鉬酸鹽的投加濃度，降低處理費用和提高緩蝕效果，它與氣體藥劑如聚磷酸鹽，葡萄糖酸鹽、鋅鹽等共用具有很好的緩蝕效能。鉬系緩蝕劑用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)隨有緩蝕優(yōu)良，熱穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生鈣垢及無公害的優(yōu)點，但因用量大，藥劑費用高，故尚不能代替磷系緩蝕劑。近年來國內(nèi)外在復合鉬系配方的開發(fā)研究方面取得進展，其使用劑量大大降低，在嚴格限制磷排放地區(qū)及腐蝕性水質(zhì)的處理方面應用前景廣闊。C 硅酸鹽作為緩蝕劑用的硅酸鹽，主要是硅酸鈉，即市場上出售的水玻璃（又稱泡花堿）。硅酸鹽的緩蝕作用，據(jù)認為是硅酸鈉在水中呈一種帶電荷的膠體微粒，與金屬表面溶解下來的Fe2+離子結(jié)合，形成硅酸等凝膠，覆蓋在金屬表面起到緩蝕作用，故硅酸鹽是沉淀膜型緩蝕劑。硅酸鹽作為緩蝕劑，其最大優(yōu)點是藥劑來源豐富，價格低廉，在正常使用濃度下完全無毒。缺點是在硬度高的水中生成硅酸鈣或硅酸鎂水垢，一旦水垢生成即很難消除，故以硅酸鹽作緩蝕劑的硅系復合水質(zhì)穩(wěn)定藥劑目前只有少數(shù)工廠使用。利用硅酸鹽價廉無毒及熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點，北京鋼鐵設計研究總院開發(fā)了用于高熱流密度冷卻設備密閉式循環(huán)水系統(tǒng)使用的硅系負荷緩蝕劑，并成功地用于華北某鋼鐵廠高爐爐體軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。運行結(jié)果表明，優(yōu)于日本新日鐵公司為寶鋼同類系統(tǒng)確定的小于10mdd（）的目標值。該開發(fā)研究成果1993年獲國家專利。D 鋅鹽在冷卻水系統(tǒng)中，鋅鹽是常用的陰極型緩蝕劑，最常用的鋅鹽是七水硫酸鋅及氯化鋅。積在陰極表面，抑制了腐蝕過程的陰極反應。鋅鹽的成膜比較迅速，但這種膜不耐久，因此，鋅鹽是一種安全但低效的緩蝕劑，所以不宜單獨使用，但和其他緩蝕劑如聚磷酸鹽、有機膦酸鹽等聯(lián)合使用，有明顯的協(xié)同效應，鋅能加速這些緩蝕劑的成膜作用并能保持的耐久性。鋅對水生物有毒性，因此，它的應用受到限制。，有產(chǎn)生沉淀的傾向。故目前國內(nèi)采用的工廠多為低鋅復合配方，Zn2+小于4mg/L，使所用的鋅離子濃度低于環(huán)保規(guī)定的排放標準濃度，隨著多種穩(wěn)定鋅的共聚物分散劑的開發(fā)成功，鋅在堿性冷卻水處理方案中得到廣泛應用。E 聚磷酸鹽聚磷酸鹽可作為阻垢劑使用，但是在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，聚磷酸鹽多數(shù)是作為緩蝕劑來使用的。它是取代有毒的鉻系緩蝕劑后使用最廣泛、而最經(jīng)濟的緩蝕劑之一。最常用的聚磷酸鹽是六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉。聚磷酸鹽是陰極型或沉淀膜型緩蝕劑。它與水中溶解的金屬離子形成絡合物，沉積在金屬表面，形成保護膜而減緩腐蝕。因此，在使用聚磷酸鹽作緩蝕劑的敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，從緩蝕角度考慮，Ca2+含量不宜小于30mg/L。此外，溶解氧含量也影響聚磷酸一的緩蝕效果，這是因為如果水中不含溶解鹽，水中的聚磷酸鹽要與鐵形成可溶性的絡合物而促進腐蝕。一般來說，在敞開式系統(tǒng)中，水中溶解氧基本上是飽和的。聚磷酸鹽容易水解生成正磷酸鹽而失去緩蝕作用。正磷酸鹽易與水中的Ca2+離子生成難溶的磷酸鈣水垢沉積而影響換熱設備的傳熱效果。正磷酸鹽還是菌藻的營養(yǎng)劑，排污水中含大量正磷酸鹽會使水體富營養(yǎng)化而污染環(huán)境。所以在使用聚磷酸鹽時，要注意減少其水解作用。影響聚磷酸鹽水解的因素是藥劑停留時間、微生物、水的溫度和pH值。高溫高pH值和低pH值都會促進聚磷酸鹽的水解。一般而言，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在采用以聚磷酸鹽為緩蝕劑主劑的磷系復合配方進行水質(zhì)穩(wěn)定處理時，系統(tǒng)中藥劑停留時間不宜超過50h，換熱設備出口的循環(huán)冷卻水溫宜低于50℃。隨著一系統(tǒng)對磷酸鈣有效高抑制能力的共聚物及三聚物的開發(fā)，磷系復合配方的堿性處理技術(shù)得到廣泛應用，有資料表明，水中的正磷酸鹽含量從通常的3~5mg/L提高到12~15mg/L而不會出現(xiàn)磷酸鈣垢沉淀。在磷系配方的堿性處理技術(shù)中，緩蝕劑的用量一般為5~20mg/L，僅為通常采用的酸性處理方案的幾分之一。F 有機膦酸鹽及其鹽類有機膦酸及其鹽類可作為緩蝕劑使用，其緩蝕機理與聚磷酸鹽相似，單獨作緩蝕劑使用時的濃度腸胃15~20mg/L。目前國內(nèi)最常用的有機膦酸產(chǎn)品有HEDP（羥基乙叉二膦酸），ATMP（胺基三甲叉膦酸）和EDTMP（乙二胺四甲叉膦酸）。由于以聚磷酸鹽為緩蝕劑主劑的磷系配方的廣泛使用，有機膦酸鹽做緩蝕劑使用沒有引起人們的重視。但是聚磷水解為正磷帶來的微生物危害嚴重，其排污廢水會使水體富營養(yǎng)化而嚴重污染環(huán)境，在環(huán)保要求日趨嚴格的形勢下，有機膦酸鹽作為緩蝕劑使用重新引起人們的重視。與聚磷酸鹽相比，有機膦酸鹽具有不宜水解和化學穩(wěn)定性好的優(yōu)點，因此，有機膦酸鹽（膦羧酸）與分散劑聚合物為組分組成，在配方中有機膦酸鹽（或膦羧酸）卻帶聚磷酸鹽作緩蝕劑，從而從根本上排除了聚磷酸鹽的水解問題。目前全有機配方已成功地用于高堿度、高硬度、高pH值、高濃度倍數(shù)的冷卻水系統(tǒng)的腐蝕及結(jié)垢的控制中。其缺點是處理費用較高。為此，有人提出在配方中補充鋅鹽等無機鹽，提供一種費用較低而緩蝕效果較好的全有機方案，該方案已經(jīng)取得進展。G 苯駢三氮唑（BTA）在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，目前國內(nèi)外最廣泛使用的銅及銅合金的緩蝕劑是苯駢三氮唑（BTA）。苯駢三氮唑使用的濃度一般為1~2mg/L。它對銅及銅合金的緩蝕機理，一般認為是它的氟離子和亞銅離子形成一種不溶性的極穩(wěn)定的絡合物，這種絡合物吸附在金屬表面上，形成一層穩(wěn)定的惰性的保護膜而使金屬得到飽和。苯駢三氮唑?qū)哿姿猁}的緩蝕作用不干擾，對氧化作用的抵抗力較強。當它與自由性氯同時存在時，則喪失了對銅的緩蝕作用，而在氯小時后，其緩蝕作用便得到恢復。國內(nèi)以前曾因貨源原因使用巰基苯駢噻唑（MBT）代替苯駢三氮唑。H 甲基苯駢三氮唑（TTA）甲基苯駢三氮唑（TTA）是美國PMC公司于20世紀70年代末開發(fā)研制成功的BTA的更新?lián)Q代產(chǎn)品，80年代初推向美國市場，1996年進入中國市場。甲基苯駢三氮唑是銅及銅合金的緩蝕劑，它在銅表面形成一層保護膜，并能使銅從溶液中沉降，因而對別的金屬起到了防止電偶腐蝕的作用。作為銅緩蝕劑，TTA在耐氯、抗氧化性、對銅的緩蝕效果及與HEDP的相溶性等方面均優(yōu)于BTA。 緩蝕阻垢劑的復合配方及冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展 緩蝕阻垢劑的復合配方循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定處理包括對水垢、污垢、腐蝕和微生物等幾方面的控制，而各種藥劑都有其一定的使用范圍，所以一般都采用復合配方。水質(zhì)穩(wěn)定復合藥劑配方一般應通過模擬現(xiàn)場條件的動態(tài)模擬試驗確定。整個配方的各藥劑組分之間應有如下性能：⑴ 各組分應有協(xié)同增效作用，以增強藥劑，降低藥耗。⑵ 各組分之間不應有相互對抗作用。⑶ 各組分之間相溶性較好，以利于藥劑溶液的貯存及投配。 冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展冷卻水處理技術(shù)，國內(nèi)外已有幾十年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段。20世紀30年代開始，人們開始研究冷卻水。1936年，郎格利爾提出了碳酸鈣飽和指數(shù)的概念，用郎格利爾指數(shù)判斷天然水的穩(wěn)定性是一種經(jīng)典方法，但用于判斷循環(huán)水時將產(chǎn)生較大偏差。隨著工業(yè)的發(fā)展，對冷卻水的需求量越來越多，冷卻水由直流水改為循環(huán)水是大勢所趨。水的循環(huán)使水中鹽類濃縮，循環(huán)水系統(tǒng)換熱設備及管道結(jié)垢嚴重。為了減輕結(jié)垢，采用通CO2或加H2SO4進行酸化處理。這一階段，人們對循環(huán)水引起的種種危害認識不足，水處理技術(shù)水平處于初級階段。20世紀50~60年代，隨著認識的深化和工業(yè)化的需求，開發(fā)了許多水處理藥劑。聚磷酸鹽、鉻酸鹽、鉻酸鹽/聚磷酸鹽/鋅鹽等水處理藥劑配方相繼出現(xiàn)，其中鉻酸鹽/聚磷酸鹽/鋅鹽配方（一般稱鉻系配方）應用獲得很大成功。使用鉻系配方的 循環(huán)水系統(tǒng)，美國、西歐至今仍有企業(yè)采用該種技術(shù)。但是隨著工業(yè)三廢對環(huán)境污染的危害性逐漸被人們所認識，對毒性大的鉻酸鹽的限制日趨嚴格，鉻系配方受到限制。20世紀70年代以來，國外冷卻水處理技術(shù)發(fā)展迅速，擴大的磷酸鹽配方，全有機配方、堿性水處理技術(shù)等相繼開發(fā)成功。與此同時，一批新型的人工合成的水處理藥劑，如有機膦酸鹽、聚羧酸及其二元或多元共聚物分散劑、有機膦羧酸、羥基膦?；宜岷蛯Ｓ盟巹┑妊兄瞥晒?，為70年代以來的水處理技術(shù)的發(fā)展打下基礎。我國冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展始于20世紀70年代初期的十三套大化肥引進工程，化工及石化行業(yè)進步上可以代表我國冷卻水處理技術(shù)的總體水平。1975~1980年，采用傳統(tǒng)的磷系配方；1980~1985年，傳統(tǒng)的磷系配方、擴大的磷酸鹽配方、硅酸鹽配方、鉬酸鹽配方等多種配方共存；1985年以后全有機配方發(fā)展較快，石化行業(yè)的乙烯裝置的冷卻水處理大多采用堿性全有機配方。鋼鐵行業(yè)的冷卻水處理技術(shù)始于20世紀70年代末期的武鋼1700引進工程，與化工及石化行業(yè)相比，其總體水平尚有一定差距?，F(xiàn)在的全有機配方中，膦酸鹽（有機膦酸鹽、有機膦羧酸、羥基膦?；宜幔┦侵饕煞?。膦酸鹽的分解盡管不嚴重，但仍存在。膦酸鹽的分解產(chǎn)物也產(chǎn)生無機磷酸鹽，在一些禁止磷排放地區(qū)，這類配方必將受到嚴格限制。為此，國外正在研究開發(fā)有機聚合物，用以取代無機化合物的膦酸鹽作為緩蝕劑。聚合物類緩蝕劑品種很多，如日本栗田公司的馬來酸/戊烯共聚物，不飽和酚/不飽和磺酸和不飽和羧酸共聚物；美國納爾科公司的苯乙烯磺酸/馬來酸（酐）共聚物等都是聚合物類緩蝕劑。無污染的聚合物緩蝕劑的出現(xiàn)，將把全有機配方推向一個新的階段。在工業(yè)冷卻水處理中，磷（膦）系緩蝕劑仍然占有很大比例，但是，由于其污染環(huán)境，導致水體富營養(yǎng)化而出現(xiàn)赤潮現(xiàn)象，到20世紀80年代，國外已開始限制磷的排放，因而開發(fā)費磷有機緩蝕劑已引起人們的重視。除了上面介紹的有機聚合物類緩蝕劑外，還有芳香族羧酸、鏈狀羧酸、有機胺類、硫醇及其鹽類、有機硅類、螯合基表面活性劑等。非磷有機緩蝕劑是目前國內(nèi)外比較關注并且具有發(fā)展前途和競爭力的研究領域，我國某些科研單位也在進行非磷有機緩蝕劑的開發(fā)研究，并已取得階段性成果。計算機的廣泛應用業(yè)是冷卻水處理技術(shù)發(fā)展的一大特征。國外一些水處理公司在開發(fā)研究中，應用計算機對化合物分子結(jié)構(gòu)進行設計、對試驗數(shù)據(jù)進行處理、對試驗裝置進行控制、對水處理系統(tǒng)進行現(xiàn)場在線監(jiān)控，如美國奈爾科公司的TRASAR（示蹤）系統(tǒng)，通過跟蹤聚合物上合成的熒光劑，實現(xiàn)藥劑的在線分析，并由計算機進行加藥的自動控制。日本栗田公司通過檢測水量及補充水與循環(huán)水的電導率，可由計算機對加藥量進行自動控制。我國許多水處理公司在進行藥劑配方的動態(tài)模擬試驗時，也采用計算機對試驗裝置和試驗數(shù)據(jù)進行控制和處理，逐步縮小與國外同行的差距。冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展方向是明確的，但是，各工廠的使用技術(shù)卻是多種多樣，因為任何被采用的技術(shù)，不僅涉及到技術(shù)本身的先進性，還有經(jīng)濟性、環(huán)境因素、操作習慣及水平等等多種因素，各工廠應根據(jù)本身的具體情況綜合考慮。 微生物的控制 冷卻水中常見的微生物及危害鋼鐵工業(yè)直接冷卻濁循環(huán)水系統(tǒng)中，由于水與高溫物料直接接觸，一般說來，冷卻水的菌藻繁殖問題不太突出。間接冷卻密閉式系統(tǒng)，因冷卻水采用水質(zhì)較好的軟水或除鹽水，而且水不與陽光、空氣接觸，因而菌藻問題也不突出。因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物的控制，主要對象是敞開式系統(tǒng)。在敞開式系統(tǒng)中，微生物隨冷卻塔大量吸入的空氣代入冷卻水，補充水中原有的微生物也隨補充水進入冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水的水溫、pH值和營養(yǎng)成分都有利于微生物繁殖，冷卻塔上充足的陽光照射更是藻類生長的理想地方。循環(huán)水中常見的微生物有藻類（綠藻、藍藻和硅