温泉设备厂家 地热流体中的主要腐蚀成分
时间:2020-09-04 02:12:00来源:本站 作者:admin 点击:
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温泉设备地热流体中含有多种化学物质，它们对金属结构材料的腐蚀有重大影响。地热流体中通常含有七种具有明显腐蚀作用的化学物质。
1、氯离子
温泉水处理设备在地热水中氯离子的腐蚀作用主要是促进作用而不是反应物（去极剂）。当地热水中存在溶解氧（去极剂）时，氯离子的促进作用就明显地表现出来，其主要原因如下：
① 由元素周期表可以看出，在阴离子中氯离子的离子半径很小，穿透能力强，容易穿过金属表面已有的保护层，促进金属的腐蚀。氯离子能强烈促进碳钢、高强低合金钢、不锈钢及其他合金的局部腐蚀，包括缝隙腐蚀、孔蚀与应力腐蚀等。
② 氯离子有很强的吸附能力，甚至可以挑战已经吸附的氧，使金属的钝化过程变得困难，或者局部破坏已经钝化的金属表面。
③ 氯离子在金属表面或在薄的氧化膜上吸附，会产生电场效应，形成强电场，从而出现从金属中引出金属离子的趋势。
④ 氯离子通过形成某种中间交联结构物，对腐蚀反应起催化作用。
⑤ 金属氯化物具有很高的溶解度，腐蚀产物能迅速溶解，形不成保护层，因而不能阻止金属的进一步腐蚀。
⑥ 氯离子的含量高会破坏碳酸钙的平衡条件，妨碍成垢，而微垢也是一层保护层，可以阻止均匀腐蚀。
⑦ 氯离子的存在对黄铜的脱锌腐蚀有促进作用。此外，氯化物产生孔蚀或应力腐蚀破裂与临界温度有关。不同合金有不同临界温度值。但对硫化应力腐蚀破裂没有影响。
一般来说，氯离子往往是地下水中主要的阴离子。Cl-半径小，不易水合，有很强的电迁移能力。氯离子浓度高意味着含盐高，也就是矿化度高。这些都会增大地热水的导电性。较高的导电性使地热水强化了构成电化学电路和传递腐蚀电流的能力，为腐蚀电池的工作提供了有利条件。
2、氧
温泉水疗设备氧通常来自大气。地热水中原有的溶解氧一般很少。氧是地热水中最重要的腐蚀性物质，它是受腐蚀金属所给出的电子的受体，这样就使腐蚀反应不断进行。氧也可以和阴极放出的新生态氢反应，这一反应移除了阴极产生的氢气，降低了氢析出的过电位，使析氢反应易于进行。
在大多数地热水中，氧不是常有的组分，但在地热利用系统中常会有氧自空气中漏入（充气）。充气会使碳钢的均匀腐蚀速度增加10倍或更多。地热水中含30μL/m3的O2就会使碳钢的均匀腐蚀速度增加4倍。氧也和二价铁离子（Fe2+）反应，尤其是在腐蚀区，可使腐蚀产生的二价铁离子转变为三价铁离子，随之生成难溶的氢氧化铁。沉积物在腐蚀区形成结瘤，进一步诱发浓差电池，产生局部腐蚀（缝隙腐蚀、孔蚀），特别在有高氯离子含量的情况下，局部腐蚀就更为严重。
地热水中溶氧的浓度高于50μL/m3时就会引起严重的孔蚀。在高温与氯离子共存的条件下，小于100μL/m3的溶解氧就可使奥氏体不锈钢产生氯化物应力腐蚀破裂。
3、硫酸根离子
温泉加热设备在金属腐蚀过程中，硫酸根的作用与氯离子类似，但由于其离子半径较氯离子大，其影响为同浓度氯离子的1/3。在多数地热水中，对腐蚀作用不大，但在氯离子浓度较低的地热水中，会产生一定的腐蚀。此外，硫酸根对水泥有侵蚀作用，而且是水泥比较主要的腐蚀因素。
4、pH值
温泉消毒设备在大多数无O2的地热水中，碳钢和低合金钢的腐蚀主要由氢离子的还原反应控制，当pH值增高（pH＞8）时，腐蚀速度急剧下降。低pH值（pH＜5）可促使高强度低合金钢及某些与碳钢偶合的其他合金产生硫化物应力腐蚀破裂。低pH值还可能破坏不锈钢的钝性。对水泥也会产生酸浸蚀。
5、硫化氢
温泉设备厂家在金属腐蚀中，硫化氢起加速作用，它与金属离子反应生成硫化物。即使在无氧的条件下，它也腐蚀铁、铜、钢、镀锌管。H2S是强烈的阴极有害物质，会加速高强度低合金钢及与碳钢偶合的其他合金的应力腐蚀破坏。
在高温下，硫化氢最严重的影响是对铜合金和镍基合金的破坏，尤其对铜镍合金的影响更为严重。这些合金在地热流体中含硫化氢的使用极限是H2S＜30μL/m3。硫化氢也能引起钢的氢脆。硫化氢在高于50℃的地热流体中以低的mL/m3级或μL/m3级的水平普遍存在。这种腐蚀物质在较冷的地下水中也会自然存在。对于那些易被H2S强烈腐蚀的合金，H2S含量即使在低的μL/m3级范围它们也会受到严重破坏，特别当有O2共存时尤甚。这种水平的H2S，其特有的臭鸡蛋味可能嗅不出来，需要在现场用比色管检测。
6、二氧化碳
地热水中的二氧化碳对碳钢有较大的腐蚀作用，这是由于地热水中的二氧化碳对碳钢有较大的腐蚀作用，随之，在阴极发生化学反应。上述可逆反应呈平衡时，溶液中相应的二氧化碳为“平衡二氧化碳”。如果地热水中游离二氧化碳的含量高于平衡的需要，则会使接触到的碳酸钙固体溶解。与碳酸钙起反应的这部分二氧化碳为“侵蚀性二氧化碳”。侵蚀性二氧化碳对混凝土和金属都有腐蚀作用，特别是与氧共存时，对钢铁的腐蚀更为强烈。二氧化碳还会引起钢筋混凝土的碳酸化，降低混凝土中钢筋附近的pH值，从而破坏钢筋表面的钝化膜，加速钢筋的腐蚀。
7、氨
氨主要引起铜合金的应力腐蚀破裂，在地热开发利用中，不利于阀门中的铜材。
除上述七种化学物质外，地热水中总固形物（TDS）也对金属的腐蚀产生影响。总固形物数值高，表示地热流体中有较高的离子浓度，这将增大地热流体的导电性，从而强化地热流体构成电化学电路和传递腐蚀电流的能力，为腐蚀电池的工作提供了有利条件。
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