為何不銹鋼換熱器 可允許循環(huán)水含氯離子700mg/L?
GB/T 50050-2017《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》的3.1.7規(guī)定:對于不銹鋼換熱設(shè)備,若水走管程,可允許氯離子含量不大于1000 mg/L,若水走殼程,允許不大于700 mg/L,但對溫度等有要求,見下面的截圖。
這與我們耳熟能詳?shù)腉B/T 150.4的11.4.9.1要求奧氏體不銹鋼設(shè)備水壓試驗用水氯離子含量不大于25 mg/L,差異巨大,如何理解?

我們可以從以下幾個方面來認(rèn)識一下這個問題。
一、氯離子對不銹鋼設(shè)備的腐蝕
應(yīng)力腐蝕:“奧氏體不銹鋼- Cl-溶液”是最為常見的應(yīng)力腐蝕“材料-介質(zhì)”組合[1]。
點蝕:易鈍化的金屬在含有活性陰離子(最常見的是Cl-)的介質(zhì)中,最容易發(fā)生點蝕[1]。
以及若結(jié)構(gòu)條件具備還可能形成縫隙腐蝕,乃至晶間腐蝕等。
二、腐蝕機(jī)理
氯離子具有很強(qiáng)的活化性能,會破壞金屬表面的氧化膜,并阻礙再次成膜,具體地有兩種理論解釋:
成相膜理論:氯離子半徑小,穿透性強(qiáng),可從不銹鋼鈍化膜致密孔隙中到達(dá)金屬表面,并與金屬相互作用形成可溶性化合物,使氧化膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,最終金屬產(chǎn)生腐蝕。
吸附膜理論:該理論認(rèn)為,氧或含氧離子與金屬相互吸附形成穩(wěn)定的吸附膜,降低金屬表面的反應(yīng)能力,氯離子會與氧爭奪金屬表面上的吸附點,甚至與金屬形成氯化物,但氯化物與金屬表面的吸附并不穩(wěn)定,會形成可溶性物質(zhì),加速腐蝕。
三、影響腐蝕的主要因素
拉應(yīng)力:包括工作應(yīng)力及殘余應(yīng)力,特定的介質(zhì)與材料組合在拉應(yīng)力作用下會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂。
氯離子濃度:腐蝕傾向與氯離子濃度成正比,影響顯著。(具體地可見文末附圖)
溫度:溫度越高腐蝕傾向越大,影響顯著。通常認(rèn)為,奧氏體不銹鋼在室溫下不會產(chǎn)生氯化物開裂;50℃下長期暴露在腐蝕環(huán)境中可能發(fā)生氯化物開裂;(更具體地可見文未附圖)
文獻(xiàn)[2]中給出的實例:溫度在50~80℃,氯離子含量600~700 mg/L,某奧氏體不銹鋼換熱器已經(jīng)安全運行3年。
介質(zhì)環(huán)境pH值:pH值升高會減緩腐蝕,pH低時僅產(chǎn)生一般腐蝕,而在pH為6~7時,18-8不銹鋼對應(yīng)力腐蝕最敏感。
水流速度:一定的水流速度能夠保證水中充分溶解氧及金屬表面的潔凈狀態(tài),有利于氧化膜鈍化反應(yīng)的平衡,保護(hù)金屬受侵蝕。反之,流速較低會在金屬表面的形成沉積,甚至形成死水區(qū),為點蝕或縫隙腐蝕提供有利條件。
四、對GB/T 50050相關(guān)規(guī)定的理解[3]
循環(huán)水中氯離子控制標(biāo)準(zhǔn)由GB50050-1995中的≤300 mg/L,提升至現(xiàn)在的700~1000 mg/L,其依據(jù)主要基于以下幾方面:
(1)循環(huán)水處理技術(shù)的發(fā)展已能夠保證循環(huán)水以自然pH運行,降低了腐蝕的風(fēng)險。
(2)循環(huán)水中的氯離子濃度不是一個孤立的指標(biāo),循環(huán)水的流速、溫度、濁度、硬度、菌藻、pH 等各項指標(biāo)也要控制在GB 50050要求的范圍內(nèi)。
(3)循環(huán)水中較低的氯離子控制標(biāo)準(zhǔn)限制了循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的提升,不利于節(jié)水減排,造成了水資源的大量浪費。
(4)循環(huán)水中氯離子控制標(biāo)準(zhǔn)的確立是以國內(nèi)大量實踐經(jīng)驗和運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的,是可靠的。
五、氯離子選材圖
最后是兩張來自某論壇的氯離子選材圖。
https://bbs.hcbbs.com/thread-1085699-1-1.html


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