循環冷卻水中氯離子的危害

北京耐默公司技術人員總結出循環冷卻水中氯離子的危害主要有以下幾點：

1 .氯離子對均勻腐蝕的影響 

水中氯離的危害及其程度, 無論國內外 , 看法都是頗為分岐的, 對氯離子的腐蝕機理也無定見 。 目前比較一致的看法是: 在中性或近中性介質條件下 , 水中氯離子特別是高濃度時, 對鐵金屬是一種腐蝕因素 , 但并不是一種腐蝕劑。 對均勻腐蝕而言 , 它的影響并不嚴重 。 有人做過如下試驗: 對20號碳鋼 , 在溫度50 ℃ , pHS 時 , 氯離子濃度從soppm加到500ppm , 均勻腐蝕率只增加 1 . 1 倍 ; 若從 100pPm 加到 1000ppnl , 均勻腐蝕率也只增加 1 . 3倍。 由此可以說明水中的氯離子對碳鋼來說, 雖是一種腐蝕因素, 然而并不嚴重。 為什么說氯離子不是一種腐蝕劑? 這是因為鐵金屬腐蝕的本質是金屬被氧化, 而氯離子并未參加電極反應, 氯離子在整個腐蝕過程中并無電子的得失 , 也沒有價態的變化。 從這個角度考慮, 氯離子是鐵金屬的腐蝕催化劑, 而不是一種腐蝕劑。 

圖（1） 氯離子對縫隙腐蝕

2 . 氯離子對縫隙腐蝕的影響 

縫隙腐蝕是指金屬表面被復蓋部位露在某些環境中所產生的一 種局部腐蝕類型。 例如金屬表面被復蓋在污垢、其金屬 、塑料 、 灰塵 、 粘土和微生物腐蝕產物等之下 , 由此而產生一定的縫隙, 水中氯離子大量的遷入滯留的縫隙里, 在特定部位產生高濃度的FeCI 。 當然也不只是因FeCI 水解而使縫隙內的pH下降成為酸區, 還與其他因素有關。
縫隙過寬和過窄 , 都不可能造成滯留區 , 一般認為寬度在千分之幾英寸以下才能成為滯留區 ; 當寬度超過1/ 8 英寸以上時 , 滯留區很少存在, 因此縫隙腐蝕也很少發生。但在循環冷卻水系統中氯離子以及滯留的縫隙都是可能存在的, 因此縫隙腐蝕幾乎總會發生 。 

圖（2）氯離子點腐蝕不銹鋼

3 . 氯離子對點蝕的影響

水中氯離的存在造成金屬腐蝕危害最大的是點蝕 。 點蝕一般指腐蝕深度P和腐蝕孔的寬度d二之比大于1的破壞性最大的腐蝕類型 。 點蝕孔區為陽極區 、滯留區 、高 FeC 12 及低pH區。 

pH 值甚至可低到3左右, 氯離子進入滯留區的結果, 必然造成高 FeCI , 由于Fe Cl 的水解又產生點蝕孔內的低pH值, 低pH 值的結果又必然導致點蝕的發展和蔓延 。 由于點蝕的發生往往和 氯離子的存在有關。 點蝕的起始原因常常是由于金屬表面存在著缺損 , 例如位差 、缺陷 、雜質以及溶液中溶質的無序排列或存在著其他金屬離子 , 使得金屬表面的某一特定部位在某一瞬間鐵的溶解度升高, 導致 Fe + 濃度的升高, 并有大量的氯離子進入 , 最后才發生點蝕 ，因此水中氯離子的存在是造成金屬點蝕的一個原因。 

圖（3）氯離子應力腐蝕開裂

4 . 氯離子對應力腐蝕開裂的影響 

碳鋼 、特別是不銹鋼 、欽合金等在含較高氯離子濃度的介質中 , 可能發生應力腐蝕開裂 。 據日本統計: 1958 年至1969年的不銹鋼腐 的600 起損壞事故中, 應力腐蝕開裂竟占3 5 % , 而這種腐蝕類型的發生和氯離子存在有關 。應力腐蝕開裂是電化學作用和機械作用的綜合結果 , 而且往往是從應力集中部位的點蝕或縫隙腐蝕開始的, 然后由于張應力等物理因素起作用 , 最后導致設備開裂破壞。 由于氯離子是造成點蝕和縫隙腐蝕的因素, 所以可以認為凡是促使氯離子造成點蝕和縫隙腐蝕的因素 , 也即是促使氯離子造成應力腐蝕開裂發生的因素 。

從上可知 , 水中氯離子 , 特別是高濃度的離子對鐵金屬的均勻腐蝕、 縫隙腐濁 、 點濁以及應力腐蝕開裂都造成了不利的形響 。 然而水中氯離的存在又是客觀現買 , 在大型化工企業中每小時循環冷卻水量常常達到數萬噸 , 要完全除去水中的氯離子幾乎是不可能的, 因此如何利用高氯離子的水作為水源 , 如何盡量減少氯離子對基體的腐蝕 , 是十分必要而又迫切需要解決的課題 。