摘 要：敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水通過上冷卻塔與空氣接觸蒸發(fā)，而蒸發(fā)的水吸收未蒸發(fā)水的熱量從而使其降溫。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水溫較高，易產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕、藻類繁殖等問題。本公司公用循環(huán)水系統(tǒng)為敞開式，冷卻塔為工業(yè)型方形逆流式鋼結(jié)構(gòu)框架。設(shè)計循環(huán)量為4000立方每小時，空氣干球溫度為31.5℃，空氣濕球溫度為28℃，大氣壓為1×105Pa，進(jìn)出塔溫度為42℃和32℃。負(fù)荷的換熱器材質(zhì)主要有哈氏合金，鈦，不銹鋼，石墨，碳鋼和銅。換熱介質(zhì)有H2洗滌液，淡鹽水，天然氣，氫氣，鹽酸，氯化氫氣體，溴化鋰溶液。
一、循環(huán)冷卻水的主要腐蝕機(jī)理
1冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理
金屬的腐蝕電化學(xué)反應(yīng)實際上是這樣的過程：首先是溶液釋放自由電子（通常把實施的電子的氧化反應(yīng)稱為陽極反應(yīng)）；自由電子傳遞到陰極（接受電子的還原反應(yīng)稱為陰極反應(yīng)）；電子再由陰極傳遞到溶液中被其他物質(zhì)吸收。因此腐蝕過程是一個發(fā)生在金屬和溶液界面上的多相面反應(yīng)，同時也是一個多步驟的反應(yīng)。由以上論述中可以看出，一個腐蝕過程至少由一個陽極（氧化）反應(yīng)和一個陰極（還原）反應(yīng)組成。
碳鋼在冷卻水中的腐蝕是一個電化學(xué)過程。由于碳鋼組織表面的不均一性，因此，當(dāng)它浸入水中時，在其表面就會形成許多微小的腐蝕電池。
在陽極：Fe→Fe2++2e
在陰極：O2+2H2O+4e→4OH-
在水中：Fe2++4OH-→Fe（OH）2
陽極區(qū)域Fe不斷失去電子，變成Fe2+進(jìn)入溶液，即鐵不斷被溶解腐蝕，留下的電子通過金屬本體移動到陰極滲碳體的表面，與水和溶解在水中的氧起反應(yīng)生成OH-離子。在水中，陰、陽極反應(yīng)生成的Fe2+和OH-相遇生成不溶性的白色Fe（OH）2堆積在陰極部位，鐵的表面不再和水直接接觸，這就抑制了陽極過程的進(jìn)行。但當(dāng)水中有溶解氧時，陰極部位的反應(yīng)還要進(jìn)行下去，因Fe（OH）2這種物質(zhì)極易被氧化為Fe（OH）3，即鐵銹。由于鐵銹基本不溶于水，所以只要水中不斷的有氧溶入，這種腐蝕電池的共軛反應(yīng)也就不斷的進(jìn)行。換而言之，也就是碳鋼的腐蝕會不斷地進(jìn)行下去。
上述腐蝕電池中，陽極氧化反應(yīng)和陰極還原反應(yīng)必須同時進(jìn)行，如其中一個反應(yīng)被停止，則整個反應(yīng)就會停止，故稱為共軛反應(yīng)。因此，如果能設(shè)法控制在其陰極過程或陽極過程，則整個腐蝕過程也就會相應(yīng)的得到控制。反之，如果在陽極不斷除去Fe2+或在陰極表面不斷充分補(bǔ)充供給氧，則共軛反應(yīng)也就會加速進(jìn)行，即腐蝕過程變快。因此，采用不同的方式控制其陰極或陽極過程，就是控制冷卻水系統(tǒng)腐蝕的各種方法的依據(jù)。
二、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的影響因素
1、pH值
冷卻水中的pH值對于金屬腐蝕速度的影響往往取決于該金屬的氧化物在水中的溶解度對pH值的依賴關(guān)系。因為金屬的腐蝕性能與其表面上的氧化膜的性能密切相關(guān)。pH在4.3～10.0時碳鋼的腐蝕率幾乎不變，但水中鈣硬的存在，碳鋼表面常有一層碳酸鈣保護(hù)膜，當(dāng)pH偏酸性時，其腐蝕率要比pH值偏堿性時高。
2.陰離子
金屬的腐蝕率與水中陰離子的種類有密切的關(guān)系。水中不同的陰離子在增加金屬腐蝕速度方面具有以下的順序：
NO3-<CH3COO-<SO42-<Cl-<ClO4-
冷卻水中的SO42-、Cl-等活性離子能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜，增加腐蝕反應(yīng)的陽極過程速度，引起金屬的局部腐蝕。
3、絡(luò)合劑
它能與水中的金屬離子（例如銅離子）生成可溶性的絡(luò)離子，使水中金屬離子的游離濃度降低，金屬的電極電位降低，從而使金屬的腐蝕速度增加。
4、硬度
水中鈣離子濃度和鎂離子濃度之和稱為水中的硬度。鈣、鎂離子濃度過高時，則會與水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸鈣、磷酸鈣和硅酸鎂垢，引起垢下腐蝕。
5、金屬離子
冷卻水中的金屬離子對腐蝕的影響大致有以下幾種情況。
冷卻水中的堿金屬離子，例如鈉離子和鉀離子對金屬和合金的腐蝕速度沒有明顯的或直接的影響。銅、銀、鉛等重金屬離子在冷卻水中對銅、鋁、鎂、鋅這幾種常用金屬起有害作用。水中這些重金屬離子通過置換作用，以一個個小陰極的形式析出在比它們活潑的基體金屬的表面，形成一個個微電池而引起基體金屬的腐蝕。
在酸性溶液中，F(xiàn)e3+是一種陰極反應(yīng)加速劑。在中性溶液中Fe2+卻可以抑制銅和銅合金的腐蝕。
鋅離子在冷卻水中對鋼有緩蝕作用，因此鋅鹽被廣泛用作冷卻水緩蝕劑。
6、電偶
在冷卻水系統(tǒng)中，不同金屬或合金材料間的接觸或連接常常是不可避免的。發(fā)生連接的兩種或兩種以上的金屬或合金，如果彼此的腐蝕電位相差較大，它們再與冷卻水相接觸，就會形成一個腐蝕大電池或電偶而發(fā)生電偶腐蝕。
7、微生物
微生物黏泥是指水中溶解的營養(yǎng)源而引起細(xì)菌、絲狀、藻類等微生物群的繁殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無機(jī)物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。冷卻水系統(tǒng)中的微生物黏泥會引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕。而鐵細(xì)菌將二價鐵離子氧化位三價鐵離子，同時產(chǎn)生大量黏液，構(gòu)成銹瘤。銹瘤下面的金屬表面常常處于缺氧狀態(tài)，從而構(gòu)成氧
