水循环系统红锈问题分析

水循环系统红锈问题分析蒸馏水机及注射用水循环系统经过长时间的运转，一些腔体及管道的内壁会有很多的红色物质，经过研究、分析，这些红色物质就是铁的氧化物，以下简称红绣，目前国内对红锈尚无系统的分析、预防措施及解决方案。我公司经过长期对蒸馏水机及注射用水循环系统中红锈的研究、分析、验证，总结出一系列行之有效的方案。红锈的成因分析◆红锈的成分红锈的主要成分为铁的氧化物Fe2O3和Fe3O4，是不锈钢在腐蚀性环境中(详见下文)，表面产生的腐蚀的副产物。蒸馏水机及注射用水循环系统中红锈的颜色为深红色，在纯蒸汽系统中，由于温度的升高，红锈的颜色会变成灰色或黑色。在发现红锈的早期阶段，红锈是粉末状的疏松块，很容易擦拭掉。在水系统一些取样点安置0.2或0.45微米的过滤器，流几个小时就会检测到疏松的红斑。再经过一段时间的运转，红锈成为表面的附着物，或者变成光滑的硬结，擦拭已经不能将其除去。这时不锈钢表面被覆盖，红锈变得相对稳定，不再分散到系统中及产生更多的红锈，这可以通过过滤试验来证明。蒸馏水机及注射用水循环系统中易出现红锈的部位见表一。◆红锈的成因分析红锈是不锈钢腐蚀的证明，发生在蒸馏水机及注射用水循环系统或纯蒸汽系统中的腐蚀有以下几种,见37页表二。◆不锈钢形成红锈的四个阶段工厂制作不锈钢过程奥氏体不锈钢含有少量的硫磺，工厂在金属冷却过程中会生成硫化镁包含物，麻点腐蚀就与其有关。由于包含物与其他金属冷却速率的不同，使得包含物周围的铬被消耗，使其不再是不锈钢。为了降低多孔性，工厂有时候会加入铝，不锈钢表面铝的痕迹就成了腐蚀发生的位置。清洁和浸泡可以除去不锈钢表面的包含物和污染物，在表面形成富含铬的耐腐蚀膜，在组装时对耐腐蚀膜的破坏也造成了腐蚀的发生。同时工厂也详细阐明了不锈钢的组成内容应符合已建立的标准，比如：ASTM，ASME或等价的标准。这些标准都是很久以前建立的，其每种组成成分都允许有一定的变动范围，这个范围反映了标准建立时不锈钢组成控制的技术能力，现代的技术允许那些贵重的金属控制在一个较低的要求，这些金属正是不锈钢中抗腐蚀的主要承担者，通常，表面铬/铁的比例越高，耐腐蚀性越好。系统设备组装过程组装步骤像配置、修剪、焊接、机械抛光及研磨均会损坏工厂形成的耐腐蚀膜，造成表面污染，机械抛光中使用的研磨工具像碳化硅，氧化铝就是这样的例子。研磨工具或周围环境中的小粒子可能会阻止不锈钢并成为接触腐蚀点，除非在清洁中除掉。在热影响区焊接会产生氧化物。这些区域和其他金属有着不同的冶金学，宜造成电化学腐蚀。敏感焊接区也易于发生颗粒间腐蚀。系统使用过程◆系统原水的PH值蒸馏水机的原水为纯化水，由于纯化水、注射用水的PH一般呈弱酸性，这使得在蒸馏器的进水端和纯蒸汽发生器处、注射用水循环系统中产生红锈。另一个与使用有关的侵蚀是局部生物效应，被称为“微生物腐蚀”。在沉淀物和麻点下面可能会产生麻点。由于注射用水的制备、储存、分配一般在65—80℃，这类侵蚀主要在蒸馏水机的进水端及注射用水储存及循环系统的一些低流速区域。◆侵蚀腐蚀泵的成腔作用就是在泵抽吸的地方由于低压形成小气泡。这些气泡浮到表面并爆发，冲走了小的金属离子，这些粒子腐蚀变成了红锈，不过成腔作用并不是泵中产生侵蚀的唯一原因。在一些高流速区域，如阀门和喷嘴处高的流速会妨碍耐腐蚀膜的形成。另外，高流速会侵蚀表面并带走金属的小粒子，其会腐蚀并转化为红锈。注意，由侵蚀带走的金属粒子随水流分布到整个系统。这类型的腐蚀比其它，像在敏感焊接区形成的红锈附着在表面，更能够延续红锈粒子的存在。维护蒸馏水机和纯蒸汽系统在使用期内都要经历维修、更换、清洁和保护。连到现有系统上的新管道和设备在连接前通常都要进行清洁和保护。新的管道和零件上会产生许多摩擦的粒子和金属碎屑进入系统，因为在清洁中，加上去的部分不是独立的。一些去红锈和清洁用的化学物质，如果暴露时间、温度和浓度控制得不好，也会侵蚀不锈钢。其实即使控制得好，也会有侵蚀发生，因为经过草酸或双氟化铵等化学物质的清洗，不锈钢表面很难维持它原来的电镀和抛光。一些去红锈的化学物质会留下黑块，油腻，碳化沉淀，一起被称作“污物”，其除去通常要使用碱或去污剂。特定的去红锈步骤也列出了去污物步骤。如果不能有效除去污物，那么被覆盖的表面不会形成耐腐蚀膜，将会污染系统下游。另一个与维护相关的侵蚀是局部生物效应，被称为“微生物腐蚀”。在沉淀物和麻点下面可能会产生麻点。红锈的预防及消除◆红锈的特性通常在系统中检测到红锈时，想的第一个问题就是：源头在哪里？是在发现的地方还是从上游而来？当然，不是所有的红斑都是在我们发现它的地方形成的。如果在蒸馏器出口处检测到红斑，可以在不同的点进行取样目检或内孔检测。取样点的选择类似于环路，通常在蒸馏泵，热交换器之前或之后。在蒸馏泵入口处取样就代表了蒸发器/冷凝器的出口处。在多效蒸馏中，有需要的话可以将每个蒸馏器的效能进行取样。像侵蚀腐蚀产生的一部分红锈会在水中悬浮，会沉积在系统的任何表面。在蒸馏水机、注射用水循环系统中，发生各种侵蚀后，当一定流速的注射用水碰撞产生红锈的不锈钢表面时，就会带走部分红锈，由于注射用水的不断循环，如果回路中回流的注射用水的量远小于循环的量，则系统中的红锈就会变得越来越明显。红锈的产生不是一个稳定的速率，当有硬的红锈形成时，它就像片剂包衣从而阻止表面进一步腐蚀。◆红锈的预防措施控制纯化水的PH值：蒸馏水机的原水为纯化水，控制纯化水的pH值会影响蒸馏水机进水侧红锈的产生，纯化水中的pH值是由于水中含有CO2从而呈弱酸性，在反渗透前、EDI前加入化学试剂，将CO2转化为碱，在反渗透时被除去；或者在反渗透前、EDI前加脱气装置，排出水中的CO2气体。蒸馏水机一些蒸馏水机安装了除气器，在进入蒸发器前可明显降低自由CO2，蒸发器里由于碱的分解也会产生部分CO2，通过排出将其除去，如果不及时除去CO2，除了能产生红锈，还会增加电导率。◆红锈的消除定期检查我公司在系统的使用、维护中，一般每三个月在蒸馏器出口处取样检测一次，定期观察蒸馏水机视镜，以及每三个月检查一次注射用水使用点隔膜阀内腔，如发现大量红锈或注射水中发现红色的色点，需对蒸馏水机以及注射用水循环系统进行清洗。定期维护正常情况，每年对蒸馏水机，注射用水循环系统清洗一次。我公司在清洗过程中，选取几种常用的清洗试剂做过对比试验，几种的清洗试剂的清洁效果及总体性能对比如表三。结束语本文介绍了蒸馏水机以及注射用水系统中红锈产生的原因，以及消除的办法。实践证明，经常关注蒸馏水机以及注射用水系统中不锈钢腐蚀的情况，可以有效保证系统的正常运行。