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冷卻器結垢及金屬腐蝕的化学過程

[日期:18-12-14]

    石油化工領域應用的列管式水冷卻器多为碳鋼材質,所用冷卻水为循環水,當冷卻水與溫度較高的介質換熱時(水多數走管程)易結垢,形成鏽垢層,增加了熱阻,是換熱效率嚴重下降。

    由于石油化工産品的生産工藝、操作條件不同,産生腐蝕的原因也有所差别,遠望認为主要的管内壁結垢及金屬腐蝕原因如下:

    大多數冷卻器冷卻水走管程,因水中含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽,當其流经傳熱金屬表面時就發生如下反應。



    當水中加入聚合磷酸鹽作緩蝕劑時存在如下反應


    此外,溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕,形成鐵鏽,反應如下

    反應的結果就是在傳熱面上逐漸結垢,同時伴随鐵鏽生成。因此,冷卻器運行一段時間後,由于垢層的影響,換熱效果嚴重降低,甚至有的管子被堵死,設備無法繼續運行。

    另外,由于水垢的存在,易造成管束内壁的垢下腐蝕,使管束的使用壽命下降。

    水對金屬表面的腐蝕主要为電化学腐蝕,在腐蝕電池中陰極反應主要是氧的還原,陽極反應則是鐵的陽極溶解。碳鋼在水中發生的腐蝕反應如下:

   即在腐蝕時,鐵生成氫氧化亞鐵從溶液中沉澱出来,可是,这種亞鐵化合物在含氧的水中是不穩定的,它将進一步氧化成氫氧化鐵,之後氫氧化鐵脫水,生成鐵鏽。

    所以說,金屬在垢下腐蝕由于本身電化学腐蝕存在自催化作用,将加速金屬的腐蝕。因此在實際生産過程中垢層和鐵鏽同時産生,金屬表面結的鏽層與垢層叫鏽垢層。

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