海水淡化設(shè)備的材料選擇及防腐

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上海水淡化設(shè)備的材料選擇及防腐在海水淡化過程中，要用到很多材料，常用的殼體、換熱材料有碳鋼、不銹鋼、鈦管、銅管、鋁管。下邊就這幾種材料在海水中的腐蝕做一個簡單的介紹，并指出一些相應(yīng)的防腐措施。1、鑄鐵在海水中的腐蝕鑄鐵在海水中的腐蝕類型為石墨腐蝕。即鑄鐵表面的鐵腐蝕,留下不腐蝕的石墨和腐蝕產(chǎn)物,腐蝕后保持原來的外形和尺寸,但失去了重量和強度。除去石墨和腐蝕產(chǎn)物,呈不均勻全面腐蝕。灰口鑄鐵HT200在海水中暴露1年的腐蝕率為0.16mm/a,平均點蝕深度、最大點蝕深度分別為0.27mm、0.45mm?；铱阼T鐵在海水中的腐蝕速度隨暴露時間下降,HT200在海水暴露0.5年的

2、腐蝕率為0.19mm/a,暴露1.5年的腐蝕率為0.14mm/a。普通鑄鐵在海水中的腐蝕速度與碳鋼接近。碳鋼在青島小麥島海區(qū)暴露1年的典型腐蝕率為:全浸區(qū)0.18mm/a,海洋大氣區(qū)0.06mm/a?；铱阼T鐵在流動海水中的腐蝕速度隨海水流速的增大而增大, HT200在3m/s的海水中試驗164h的腐蝕率為1.0mm/a;在7和11m/s的海水中試驗40h,腐蝕率為7.82和9.33mm/a?；铱阼T鐵在流速為5、10和15m/s的海水中試驗30天的腐蝕率分別為1.8、2.7和3.6mm/a,它與碳鋼在流動海水中的腐蝕速度接近。(1)普通鑄鐵在天然海水及流動海水中的腐蝕速度與碳鋼接近。(2)低合金

3、鑄鐵在海水中的腐蝕行為與普通鑄鐵的腐蝕行為相似。CrSbCu鑄鐵在海水中的腐蝕比普通鑄鐵輕。添加Ni、Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-Cu、Ni-Cr-Re、Cu-Sn-Re、Cu-Cr、Cu-Al等的低合金鑄鐵在海水中的腐蝕速度與普通鑄鐵無明顯差別。加入少量Ni、Cr、Mo、Cu、Sn、Sb、Re等元素可減小鑄鐵海洋大氣區(qū)的腐蝕速度。(3)高鎳鑄鐵在天然海水及流動海水中的腐蝕均較輕。高鎳鑄鐵在海水中暴露1.5年的腐蝕率大約是普通鑄鐵的1/3,它們在海水中暴露1.5年的最大點蝕深度小于0.20mm。2、不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕在青島小麥島，即北緯36°03，東經(jīng)125

4、76;25。此外海水平均溫度13.6，鹽度約32%。，pH8.2左右。條件下得到的數(shù)據(jù)在海洋大氣區(qū)暴露8a后，含鉻大于約17%的不銹鋼F179、Cr19Ni10和000Cr18Mo2基本不腐蝕，只是表面失去了光澤，腐蝕率<0.3微米每年，含鉻低的2Cr13表面有一層棕色繡層，它發(fā)生全面腐蝕，2Cr13具有大氣中維持鈍態(tài)所需的Cr含量（>12%）,但是他在海水大氣區(qū)不能維持鈍態(tài)。它的腐蝕率約為5微m/a,點蝕深度<0.2mm.不銹鋼在全浸區(qū)腐蝕嚴(yán)重，耐蝕性差別很大，它們的耐蝕順序分別是：000Cr18Mo2>00Cr19Ni10>1Cr18Ni19Ti>F17

5、9>2Cr13。2Cr13浸泡6各月已潰爛穿孔。F179有嚴(yán)重的溝槽腐蝕，浸泡1a時，已經(jīng)穿孔。1Cr18Ni19Ti浸泡2a后發(fā)生隧道腐蝕，并已穿孔。00Cr19Ni10暴露4a時發(fā)生隧道腐蝕，并出現(xiàn)穿孔。溝槽腐蝕、隧道腐蝕以點蝕、縫隙腐蝕為起點，溝槽腐蝕的形貌是明顯的蝕溝；隧道腐蝕則是隱伏的，多半不露出表面，基體內(nèi)腐蝕，表面留下未受腐蝕的薄膜。000Cr18Mo2腐蝕較輕，暴露8a的最大點深度為0.95mm.在全浸區(qū)不銹鋼的縫隙腐蝕很嚴(yán)重，F(xiàn)179、1Cr18Ni19Ti浸泡2a因縫隙腐蝕穿孔，00Cr19Ni10浸泡4a因縫隙腐蝕穿孔。000Cr18Mo2浸泡8a的最大縫隙腐蝕深度

6、為1.3mm.在海水中，不銹鋼有低的腐蝕率，它們因點蝕（包括溝槽腐蝕、隧道腐蝕）和縫隙腐蝕而受到破壞，其大部分表面不受腐蝕。3、鋁合金在海水中的腐蝕鋁合金有較高的強度、良好的強度/密度比和較好的耐海水腐蝕性能,在海洋環(huán)境中已被廣泛應(yīng)用。鋁合金在海洋環(huán)境中的腐蝕以點蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕等為特征。鋁合金在海水中無抗污損能力。污損海生物對鋁合金的腐蝕有明顯影響。鋁合金表面腐蝕較深的點蝕都發(fā)生在牡蠣的間隙或邊緣處,這是污損生物引起的縫隙腐蝕。在無海生物污損的表面點蝕較輕,但點蝕密度比有牡蠣污損處大。試驗的鋁合金在潮汐區(qū)的平均腐蝕率都較低,暴露1年腐蝕率為5. 07. 1m/a, 16年為2. 0-2

7、.6m/a, 平均腐蝕率意味著均勻減薄,而鋁合金因點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕而遭受破壞。因此,鋁合金在潮汐區(qū)的耐蝕性應(yīng)該以點蝕、縫隙腐蝕數(shù)據(jù)來評價。4、鈦管的使用和防腐蝕鈦管的主要特性：" F* _2 密度小，比強度（強度/比重）高。高于鋁而低于鋼、銅、鎳。但比強度位于金屬之首，是不銹鋼的3倍，是鋁合金的1.3倍。耐腐蝕性能好，7 - D# V& l% _, ) b0 m$ C' z因為鈦和氧有很大的親和力，在空氣中或含氧的介質(zhì)中，鈦表面生成一層致密的、附著力強、惰性大的氧化膜，保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強烈鈍化傾向的

8、金屬。6 h/ S! N4 c" i; ) T. V- L) r+ b; Y3 G: T+ _+ b3 p  o. J換熱性能好，, + r1 ) j, l; M7 $ p& d金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比碳鋼和銅低，但由于鈦優(yōu)異的耐腐蝕性能，所以壁厚可以大大減薄，而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝，減少了熱阻，表面不結(jié)垢也可減少熱阻，使鈦的換熱性能顯著提高。$ e, c' 耐熱性能好?；つ偷蜏匦阅芎?，- r& n5 E" ! K9 V! n% L" L7抗拉強度與其屈服強度接近。 : N* k, & h1 V 二、

9、+ C;   d; $ M# s2 o二二二 海水淡化設(shè)備中鈦管將逐漸替代原來的銅合金管，兩者相比，鈦管具有以下優(yōu)點： 1、同樣作業(yè)條件下，鈦管的壁厚更薄，管材用量更少。一般，銅合金管等壁厚為0.9mm-1.2mm；用鈦管代替，在腐蝕性小的地方，可用壁厚為0.5mm的薄壁管。 2、鈦管的導(dǎo)熱性好。鈦熱導(dǎo)率為17W(m·k)，鋁黃銅的為lOOW/（m·k），7030白銅的為29W(m·k)，鈦的熱導(dǎo)率最小但使用薄壁鈦管，導(dǎo)熱性雖然比鋁黃銅差，但與9010白銅相當(dāng)，比70/30白銅的要好。  b- ?' K$

10、) Y3、使用鈦管的性價比更高。鈦管價格可與銅合金管抗衡，由于鈦的密度低，壁厚相同時，同等長度的鈦管質(zhì)量只是銅合金管的50，當(dāng)鈦管壁厚為銅合金管的50時，相同傳熱面積的鈦管質(zhì)量僅為銅合金管的14可見，鈦管在價格方面是有競爭力的。4、鈦管的使用壽命更長。由于海水?；煊心嗌场⒑Ｉ?，它們在傳熱管內(nèi)及管端附著，會侵蝕銅合金管，銅合金還會受海水中B-的腐蝕。而鈦管就不會出現(xiàn)這種問題，特別是為了殺死海水中的細(xì)菌，不得不注入氧時，更需使用耐蝕性好的鈦管。一般來說，鈦中的氫分為內(nèi)氫和外氫兩種。內(nèi)氫是指鈦在冶煉、熱加工、熱處理、酸洗、電鍍等過程中引入的氫;而鈦原來不含氫或者含氫很少。但在使用時由于從外界環(huán)境中

11、引入的氫叫外氫，具體的說是通過以下幾種途徑在金屬表面產(chǎn)生活性氫原子，然后進(jìn)入金屬中:(1) 鈦制設(shè)備所處的介質(zhì)中含有分子氫，例如高溫氫氣氛。(2) 鈦發(fā)生全面腐蝕或者局部腐蝕產(chǎn)生的氫被鈦吸收。例如欽的縫隙腐蝕常伴隨著吸氫。(3) 鈦與負(fù)電性金屬發(fā)生電偶腐蝕或陰極保護(hù)過保護(hù)時產(chǎn)生的氫。后兩種由電化學(xué)腐蝕陰極引起的欽氫脆更頻繁，而且不需要高溫高壓就可以發(fā)生，更應(yīng)引起重視。Ti 愈來愈廣泛地應(yīng)用在許多關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備中,如凝汽器. 但是隨之而來,與其它耐蝕性較差的材料如不銹鋼、Cu、碳鋼等制成的設(shè)備、管道等相接觸,造成的電偶腐蝕問題引起了愈來愈多的關(guān)注。使用鈦制凝汽器，存在著鈦管的防火、鈦管的振動磨損、

12、生物附著、碳鋼水室腐蝕以及對其進(jìn)行陰極保護(hù)時所引起的析氫等問題。其中，前三者己經(jīng)采取合適的措施得到了有效治理，而后者仍然是沒有解決徹底。一般認(rèn)為，影響電偶腐蝕的因素主要有以下幾點:（1）面積效應(yīng)(陰極和陽極之間的面積比):面積效應(yīng)是電偶腐蝕的一個重要影響因素，對腐蝕速度有著重大的影響，隨著陰極對陽極面積比的增大，陽極金屬的腐蝕增大。（2）環(huán)境因素。環(huán)境因素也是影響電偶腐蝕速度的一個重要因素。但是環(huán)境因素包括很多方面，如電偶對所在的電解質(zhì)的組成、溫度、電阻、pH值以及介質(zhì)的流速等條件。一般說來，溫度越高，電偶腐蝕越嚴(yán)重。溶液組成(在海水中，尤指Cl-濃度)，對電偶腐蝕也有重大影響，電偶腐蝕速率存

13、在一個隨Cl-濃度增大而變化很小的臨界濃度區(qū)，在這一臨界濃度區(qū)以上，電偶腐蝕速率就會隨Cl-濃度增大而進(jìn)一步增大，尤其是較高濃度時，增大較多。(3) 距離是影響電偶腐蝕的另一個因素。電偶連接加速陽極腐蝕，通常最嚴(yán)重部位總是在連接處，即靠近陽極，而距其越遠(yuǎn)，腐蝕明顯減少，這與溶液的導(dǎo)電性有關(guān)。(4)電位差:電偶腐蝕的驅(qū)動力是陰、陽極之間的電位差，兩極間的電偶電流值服從歐姆定律，就是說在其它條件完全相同的情況下，電偶電流在這種條件下，與陰、陽間的電位差呈正比。(5) 電極的極化直接影響電偶的腐蝕速率。當(dāng)陰極過電位大于陽極過電位時，表明電偶腐蝕速度主要是受陰極極化控制。當(dāng)陽極過電位大于陰極過電位時，

14、表明電偶腐蝕速度主要是受陽極極化控制。在實際體系中，溶液的電阻>0時，因此電偶電流也相應(yīng)的減小。在低電導(dǎo)的介質(zhì)中，溶液電阻降大于陰極過電位或陽極過電位，溶液的電阻成為電偶腐蝕速率的主要控制因素。碳鋼碳鋼在海水中銅管減緩腐蝕的方法涂覆、緩釋、犧牲陽極等等1.涂層的分類：構(gòu)成防護(hù)涂層的材料品種很多,主要可分為三大類:金屬(Zn、Sn、Cd、Pb、Al等);非金屬的無機物(氧化物、磷酸鹽、硅酸鹽、膠泥等);有機物(油漆、高分子化合物、塑料等).所有涂層無論其材料與制作方法如何,它不僅能機械地阻隔外界環(huán)境介質(zhì)的影響,而且因其組成中所含添加顏料、粉末狀金屬、鱗片等組分的緩蝕或鈍化作用,提高了涂層的

15、保護(hù)性能,按金屬基體上涂覆層保護(hù)作用特征可分為陽極型(如鐵上的Zn、Cd覆蓋層,富鋅涂料等)和陰極型(如鐵上的Sn、Pb、Cu、Ni覆蓋層)及復(fù)合型三類.2.涂層的保護(hù)作用：涂層的保護(hù)作用首先應(yīng)具有很好的粘附性、使涂層與金屬基體表面緊密結(jié)合,不發(fā)生涂層起皮和脫落,在允許的環(huán)境因素變化和一定外力作用下也不易發(fā)生涂層剝離和鼓泡.同時,還應(yīng)具有很好的致密性和抗?jié)B透性,阻止環(huán)境介質(zhì)滲入。3.涂層的失效：在涂層的制備過程由于各種外界因素如環(huán)境污染物的摻入等,會在涂層中留下瑕疵和隱患,出現(xiàn)氣泡、陰影和斑點;由于有機物分子的交聯(lián)、縮聚、溶劑揮發(fā)而使涂層中發(fā)生內(nèi)部密度不均、形成微孔、裂紋縫隙.這都是導(dǎo)致涂層機

16、械屏障性能宏觀上降低的原因.4.涂層下的腐蝕在含Cl-的海水介質(zhì)中,由于鹵素離子對金屬基體Fe具有更強的特性吸附作用,其陽極溶解反應(yīng)過程可表示為:還可表示為氯離子的催化機制涂層下金屬腐蝕的陽極反應(yīng)區(qū),腐蝕產(chǎn)生的金屬離子如Fe2+可自由地通過涂層的微孔縫隙傳輸進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)中,通常對涂層不構(gòu)成破壞作用.在涂層阻抗譜變化研究中發(fā)現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物向外擴散過程中,可能因產(chǎn)物在涂層傳輸通道中的阻塞作用,使傳輸系數(shù)下降,出現(xiàn)極化電阻值升高,似乎表現(xiàn)出涂層屏蔽性能的改善和提高.但這種現(xiàn)象隨涂層下金屬腐蝕過程和二次反應(yīng)的進(jìn)行,很快又為腐蝕產(chǎn)物體積的增大和由于涂層微孔縫隙通道中傳輸?shù)淖铚巩a(chǎn)物逐漸積累的破壞作用而消失.這時涂層性能下降過程