循环冷却水中氯离子的危害

北京耐默公司技术人员总结出循环冷却水中氯离子的危害主要有以下几点：

1 .氯离子对均匀腐蚀的影响 

水中氯离的危害及其程度, 无论国内外 , 看法都是颇为分岐的, 对氯离子的腐蚀机理也无定见 。 目前比较一致的看法是: 在中性或近中性介质条件下 , 水中氯离子特别是高浓度时, 对铁金属是一种腐蚀因素 , 但并不是一种腐蚀剂。 对均匀腐蚀而言 , 它的影响并不严重 。 有人做过如下试验: 对20号碳钢 , 在温度50 ℃ , pHS 时 , 氯离子浓度从soppm加到500ppm , 均匀腐蚀率只增加 1 . 1 倍 ; 若从 100pPm 加到 1000ppnl , 均匀腐蚀率也只增加 1 . 3倍。 由此可以说明水中的氯离子对碳钢来说, 虽是一种腐蚀因素, 然而并不严重。 为什么说氯离子不是一种腐蚀剂? 这是因为铁金属腐蚀的本质是金属被氧化, 而氯离子并未参加电极反应, 氯离子在整个腐蚀过程中并无电子的得失 , 也没有价态的变化。 从这个角度考虑, 氯离子是铁金属的腐蚀催化剂, 而不是一种腐蚀剂。 

图（1） 氯离子对缝隙腐蚀

2 . 氯离子对缝隙腐蚀的影响 

缝隙腐蚀是指金属表面被复盖部位露在某些环境中所产生的一 种局部腐蚀类型。 例如金属表面被复盖在污垢、其金属 、塑料 、 灰尘 、 粘土和微生物腐蚀产物等之下 , 由此而产生一定的缝隙, 水中氯离子大量的迁入滞留的缝隙里, 在特定部位产生高浓度的FeCI 。 当然也不只是因FeCI 水解而使缝隙内的pH下降成为酸区, 还与其他因素有关。
缝隙过宽和过窄 , 都不可能造成滞留区 , 一般认为宽度在千分之几英寸以下才能成为滞留区 ; 当宽度超过1/ 8 英寸以上时 , 滞留区很少存在, 因此缝隙腐蚀也很少发生。但在循环冷却水系统中氯离子以及滞留的缝隙都是可能存在的, 因此缝隙腐蚀几乎总会发生 。 

图（2）氯离子点腐蚀不锈钢

3 . 氯离子对点蚀的影响

水中氯离的存在造成金属腐蚀危害最大的是点蚀 。 点蚀一般指腐蚀深度P和腐蚀孔的宽度d二之比大于1的破坏性最大的腐蚀类型 。 点蚀孔区为阳极区 、滞留区 、高 FeC 12 及低pH区。 

pH 值甚至可低到3左右, 氯离子进入滞留区的结果, 必然造成高 FeCI , 由于Fe Cl 的水解又产生点蚀孔内的低pH值, 低pH 值的结果又必然导致点蚀的发展和蔓延 。 由于点蚀的发生往往和 氯离子的存在有关。 点蚀的起始原因常常是由于金属表面存在着缺损 , 例如位差 、缺陷 、杂质以及溶液中溶质的无序排列或存在着其他金属离子 , 使得金属表面的某一特定部位在某一瞬间铁的溶解度升高, 导致 Fe + 浓度的升高, 并有大量的氯离子进入 , 最后才发生点蚀 ，因此水中氯离子的存在是造成金属点蚀的一个原因。 

图（3）氯离子应力腐蚀开裂

4 . 氯离子对应力腐蚀开裂的影响 

碳钢 、特别是不锈钢 、钦合金等在含较高氯离子浓度的介质中 , 可能发生应力腐蚀开裂 。 据日本统计: 1958 年至1969年的不锈钢腐 的600 起损坏事故中, 应力腐蚀开裂竟占3 5 % , 而这种腐蚀类型的发生和氯离子存在有关 。应力腐蚀开裂是电化学作用和机械作用的综合结果 , 而且往往是从应力集中部位的点蚀或缝隙腐蚀开始的, 然后由于张应力等物理因素起作用 , 最后导致设备开裂破坏。 由于氯离子是造成点蚀和缝隙腐蚀的因素, 所以可以认为凡是促使氯离子造成点蚀和缝隙腐蚀的因素 , 也即是促使氯离子造成应力腐蚀开裂发生的因素 。

从上可知 , 水中氯离子 , 特别是高浓度的离子对铁金属的均匀腐蚀、 缝隙腐浊 、 点浊以及应力腐蚀开裂都造成了不利的形响 。 然而水中氯离的存在又是客观现买 , 在大型化工企业中每小时循环冷却水量常常达到数万吨 , 要完全除去水中的氯离子几乎是不可能的, 因此如何利用高氯离子的水作为水源 , 如何尽量减少氯离子对基体的腐蚀 , 是十分必要而又迫切需要解决的课题 。