摘要：为适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求，防止在高电压环境下产生漏电流 ，内冷水要求具备极低的电导率。因此在内冷水循环系统中设计了去离子水处理回路。预设一定 流量的冷却水流经离子交换器，不断净化管路中可能析出的离子，保证内冷水水质满足使用要求 。
关键词：循环冷却水；不锈钢管道；腐蚀；穿孔原因；分析
引言：循环水系统包括一个冷水池用于给水泥厂设备冷却，一个回水池用于设备冷却后回水，冷 却水回水通过冷却塔冷却后流入冷水池进行循环利用。在回水池中设有两个水泵（一用一备）， 一个高液位开关，一个低液位开关。一个冷却塔用于回水的冷却，冷却塔上设有一个冷却风机， 一个喷淋泵用于将冷却后的水输送到冷却塔进行二次冷却，冷却塔出口设有一个测温装置。
1.循环冷却水系统简介
循环冷却水是通过换热器交换热量或直接接触换热实现对高温介质的撤热降温，简称：循环水。 吸收热量后的热水，经冷却塔冷却后进入水池，再通过循环泵加压返回系统，实现循环使用。循 环水系统主要由冷却塔、循环水池、循环水泵、旁滤系统、加药系统、控制仪表系统及管道、阀 门等组成。循环水一般呈中性或弱碱性，pH值在7-9.5。循环水系统大体分为敞开式和密闭式。 敞开式冷却系统内冷却塔与大气直接接触，为了提高降温效率，冷却塔内常配备轴流风机。密闭 式冷却系统中热水与冷水均不与大气接触，密闭循环运行，降温主要依靠冷水机组完成。
2.腐蚀机理与标准
金属在与周围介质接触和相互作用，发生物理、化学、生物反应，使金属遭受破坏或性能恶化的 过程称为腐蚀。循环水长周期运行后，系统中腐蚀类型主要包括：化学腐蚀，电化学腐蚀和微生 物腐蚀。腐蚀形式一般有：均匀腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、侵蚀、选择性腐蚀、垢下腐蚀、缝隙 腐蚀、应力腐蚀等。一是循环水加药系统使用浓硫酸或盐酸调节水质酸碱稳定。加酸点周围pH值 较低，接触管道和阀门易造成化学腐蚀；另外，循环水系统杀菌灭藻处理时，冲击投加强氧化剂 ，如：氯气、强氯精等，该类物质溶解进入水中，同样易造成化学腐蚀。二是循环水系统中主要 设备及管道采用碳钢材质材质，由于碳钢材料表面的粗糙不均，含碳量高，溶解少量氧气的循环 水流经后，碳钢材料内的铁、碳与材料表面的电解质溶液形成了原电池环境，导致电化学腐蚀的 发生。这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀而遭损坏。在这个原电池中,铁是阳极,碳是阴 极：阳极：2Fe-4e-=2Fe2+，阴极：2H2O+O2+4e-=4OH-继续反应：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH) 2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓2Fe(OH)3+n H2O=Fe2O3•n H2O+3H2O。三是微生物腐蚀是指微生物直间或 间接参加腐蚀过程所引起的破坏作用。微生物腐蚀很难单独存在，与电化学腐蚀同时发生。
3.分析与讨论
一是外循环主管道的材质及金相组织均正常。二是首先，从失效样品外观来看，内、外循环主管 道外壁表面均主要呈金属色，仅泄露点位置可见一些锈迹。外循环主管道内壁整体呈黑褐色，泄 露点位置可见大量锈迹及一定数量腐蚀坑；内循环主管道内壁整体仍呈光亮金属色。内、外循环 主管道的材料及加工工艺均相同，外部环境相同，仅内部流通的冷却水存在差异（内循环冷却为 纯水，外循环冷却水为工业用水，水质不稳定），由此已经可以确认是由于外冷水导致的不锈钢 管道腐蚀穿孔泄露。三是其次，由泄露点腐蚀坑的表面形貌及截面形貌特征可知，穿孔及腐蚀坑 为典型的点蚀，腐蚀产物中含有大量的磷、硫元素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，管内壁表面整体附着一层污垢，污垢 中含有一定量的金属元素，及一些氯、磷、硫等腐蚀性元素；通过对冷却水的成分分析，内部含 有大量金属离子及硫酸根及氯离子，这些污垢及冷却水的成分均表明，外循环主管道内流通的冷 却水具有电解质液的特征，且存在一些腐蚀性元素，长期接触会使得金属发生腐蚀。四是由泄露 点及腐蚀坑的分布规律可知，腐蚀基本位于焊缝附近但又未在焊缝上，管内壁其他位置表面仅附 着一层污垢，无明显腐蚀。根据焊接热量的分布情况及304不锈钢材料的特征，分析认为，这是 由于焊缝附近由于焊接热量的影响产生敏化现象，导致该区域的耐蚀性下降，因此在外界不良环 境的影响下易于发生腐蚀。综合以上几点，失效产品外循环主管道由于内部环境恶劣，加上焊接 过程中局部区域受热敏化，从而发生点蚀穿孔。
4.改进措施
4.1焊接工艺改进
为降低电焊对不锈钢晶粒的热力影响以及焊接接头耐蚀性能的下降，一般采取以下几种方法进行 改善：一是选用小的热输入焊接参数和较小直径的焊接材料。二是利用窄焊缝技术和快速拉焊的 方式进行多层多道焊。不可以在焊接时进行摆动施焊。三是在多层焊时，还要严格控制层间温度 在150℃上下，容易进行焊接。四是对焊缝进行强制冷却，通氩冷却或通水冷却、加铜垫板等， 通过减少焊头的高温脆化和475℃脆性，用以减少焊接接头的热影响区过热。
4.2工业用水改进
为降低工业水对不锈钢管道的腐蚀，一般采用的絮凝+沉淀+过滤+精处理除盐的水处理工艺，对 冷却水进行深度除盐处理，直至满足工业循环冷却水设计规范或设计要求；如果难以实现工业水 的深度处理，则通过试验的方法研究，投加一定量的合适的缓蚀阻垢剂用来降低和延缓冷却水对 管道的腐蚀。
4.3优化药剂方案，降低腐蚀速率
敞开式循环水系统主要采用由聚磷、有机磷、锌盐、膦羧酸、共聚物和唑组成的复合型缓蚀阻垢 剂。聚磷、有机磷和锌盐主要起缓蚀作用；膦羧酸起阻垢分散作用，可解决高位和物料高温的换 热器的结垢问题。共聚物为多功能聚合物，具有稳定锌和磷酸盐的功能，唑为铜缓蚀剂。实际运 行中，注意检测分析水质总磷浓度和腐蚀速率关系，及时调整药剂添加方案，根据气温及季节性 差异，增减药量，控制药剂浓度在合理范围内，高效发挥缓蚀阻垢功能，防止药剂过量造成浪费 。
4.4控制微生物数量，抑制微生物腐蚀
循环水系统需定期投加杀菌灭藻剂及氧化剂，杀死微生物本体，破坏其生长环境。定期检测异养 菌、细菌等标志性微生物数量，跟踪杀生率及抗药性变化，及时调整药剂的种类和药量。细菌、 藻类的生长繁殖需要阳光，因此，循环系统中冷却塔、蓄水池等户外设备需进行改造，防止或避 免阳光直接照射。如：在水池上面加装盖子，冷却塔的进风口加装百叶窗等。消除设备的跑、冒 、滴、漏，避免其它有机物料、原料对循环水的污染。
总结：循环冷却水腐蚀对工艺及设备安全都产生十分重要影响。系统投用前，应重视清洗预膜工 作，保证系统内管道预膜质量；日常运行中，控制水质各项指标在标准范围内，适当降低系统浓 缩倍数，控制微生物数量，不断优化药剂方案，从而降低和抑制循环水的腐蚀，保障系统的稳定 和安全。
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论文作者:黄启铎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/22
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