冷却水对金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。大部分控制方法不能完全消除这种腐蚀,只能减缓腐蚀,使其控制在一个可接受的程度。常用以下方法。

(1)化学处理法———添加缓蚀剂 即在循环冷却水系统中加入低剂量的缓蚀剂(又称腐蚀抑制剂),使金属的腐蚀受到抑制。缓蚀剂在水中的浓度一般保持几毫克到几十毫克每升。

缓蚀剂的缓蚀机理可从电化学腐蚀抑制和形成金属保护膜两个角度来看。从电化学腐蚀角度看,缓蚀剂抑制了阳极或阴极过程,在金属表面产生极化作用,使腐蚀电流减小,达到缓蚀作用。从成膜理论角度看,缓蚀剂在金属表面上形成一层难溶的保护膜,阻止了冷却水中氧的扩散和金属的溶解。

添加缓蚀剂的化学方法能将金属的腐蚀速度控制在允许的范围,可对全系统进行保护,且经济实用,是目前应用最广泛的方法。

(2)提高运行рН值 提高循环冷却水系统运行的pH值可以降低碳钢的腐蚀速度。这是因为天然水中均含有一定量的碳酸氢盐及碳酸盐,pH值提高之后碳酸盐碱度提高了,容易在金属表面形成碳酸盐保护膜。同时当pH值达到8.0以上时,溶解氧能使碳钢表面生成一层钝化膜(γ-Fe2O3)。提高pH值不需在水中加碱。由于循环冷却水在曝气和提高浓缩倍数时,水的pH值会自然增长,一般在8.0~9.5之间,故可尽量在自然pH值下运行,系统中可不加酸或少加酸;也不宜在pH>9.5运行。

(3)涂料覆盖法 这种方法是在碳钢换热器的传热表面或封头上涂上防腐涂料,形成一层连续的牢固附着的薄膜,使金属与冷却水隔绝,避免受到腐蚀。此法可应用于系统中部分换热器的防腐蚀。只要涂料选择合适、涂敷的质量好,换热器的使用寿命可以很长,已发现有的使用已超过20年。在实际应用中证明在以下情况时,涂料覆盖换热器有特殊的效果。

①系统中不锈钢换热器比率大,碳钢换热器可全部采用涂料涂覆。这样可以不考虑全系统的腐蚀问题,系统中可不加缓蚀剂。

②碳钢壳程水冷却器的管外极易结污垢而造成严重的垢下腐蚀,平均寿命约为30个月左右。采用涂料涂覆可解决污垢问题,寿命大大提高,有的已使用10年以上。

③用海水冷却的碳钢水冷却器,其腐蚀速度极高。因海水中氯离子含量可高达20000mg/L左右,对不锈钢也可能产生应力腐蚀开裂。采用涂料涂覆的碳钢水冷器,既可避免海水腐蚀又可降低造价,所以很有前途。

(4)采用耐蚀材料的换热器 即采用比碳钢耐蚀的材料来制造换热器。常采用的金属耐蚀材料有铜合金、不锈钢、铝和钛合金,非金属耐蚀材料有石墨、搪玻璃、氟塑料、聚丙烯、石墨改性聚丙烯等。金属材料比起非金属材料来有热导率高、强度高、耐压力高、耐温度高的特点,适合于大型的换热器。

(5)电化学保护法———阴极保护法 从电化学腐蚀反应看,阳极的金属受到腐蚀,而阴极上的金属并未受到腐蚀。如果改变设备的外部条件,使其整个变为一个大阴极,则设备就会被保护不被腐蚀。这就是牺牲阳极保护。即利用电偶腐蚀的原理,牺牲电位较低的一种金属来保护另一种金属。有以下两种方法。

①护屏保护 在需要保护的碳钢或铜换热器上,用电位较低的锌、镁或其合金作为阳极,使换热器受到保护。被护屏保护的范围称为护屏作用的半径。介质的电导率愈大,则护屏的作用半径愈大。故此法更适用于海水,最适用于保护换热器的管板和封头。

②外加电流保护 将需要保护的碳钢设备接到直流电源的负极上,在正极上接上辅助阳极,如石墨、碳精等,使碳钢设备在外加电流的作用下变成阴极而受到保护。这种保护法需要耗电能,只适用于形状简单的换热器,如蛇管式换热器之类。

以上防蚀方法中,(5)法不常用,(1)、(2)、(3)、(4)法均常用。可以单独采用其中一种,也可以几种方法共用。