一、 什么是水腐蚀

水腐蚀一般指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用，这些水大部分分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧，在某些受污染的或含有H2S水介质中，还会发生氧化还原的过程，

在水介质中，除了发生一般的电化学腐蚀外，某些条件下（如厌氧环境）也会发生微生物腐蚀，微生物主要为真菌、藻类和细菌，一般真菌和藻类并不直接引起金属的腐蚀，但它们的分泌物或沉积物下金属表面则常发生腐蚀。细菌主要指产粘泥细菌、铁沉积细菌、产硫化物细菌和产酸细菌，它们引起的金属腐蚀速率较大，除了钛合金具有耐微生物腐蚀能力外，其他合金几乎都发生过微生物腐蚀的实例。水腐蚀的影响因素较多，主要有溶解氧、电导率、PH值、水质及流速、温度等。在中性水介质中，阴极去极化主要为氧的还原，所以溶解氧浓度升高，腐蚀率增大。电导率增大，水的导电性增强，腐蚀电池回路电阻减小，腐蚀率增大，流速的增加，溶解氧等去极化剂传递速率增加，会增加金属的腐蚀速率。对于暴露于空气中的水介质，温度升高，增加了腐蚀反应的速率。

水介质中的腐蚀形态可分为均匀腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀和氢损伤等。不同的合金在不同的水介质中其腐蚀形态是不一样的。

水腐蚀的因素

二、循环水腐蚀

循环冷却水中影响金属换热设备腐蚀的因素很多，概括起来可以分为化学因素、物理因素、微生物因素等。主要的因素如下。

⑴PH值

pH值偏酸性时，则碳钢表面不易形成保护膜，而且H+又是很好的去极化剂，促进腐蚀电池阴极电子的转移，故pH值偏酸性时，其腐蚀率要比pH值偏碱性时高。

⑵阴离子

金属的腐蚀速度与水中的阴离子的种类有密切的关系。冷却水中Cl-、Br-、I-等活性离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，增进腐蚀。水中的铬酸根、亚硝酸根、硅酸根和磷酸根等阴离子能钝化钢铁或生成难溶沉淀物而覆盖金属表面，起到抑制腐蚀的作用。

⑶硬度

硬度过高时则会结垢，而且在一定条件下会引起垢下腐蚀。硬度太低，缓蚀剂与金属作用在金属表面形成的保护膜(缓蚀剂膜)难以形成，对缓蚀效果有影响。

以磷系配方为例，Ca2+一般不得小于30mg/L，以形成磷酸钙的保护膜而起到缓蚀作用。

⑷金属离子

一些重金属离子如铜、银、铅对碳钢、铝、镁、锌这几种常用金属起有害作用。在酸性溶液中Fe3＋具有强烈的腐蚀性。

锌离子在冷却水中对碳钢有缓蚀作用，因此锌盐被广泛用作冷却水缓蚀剂。

⑸溶解的气体

①氧

水中的溶解氧，是引起金属发生电化学腐蚀的一个主要因素。氧气是一种去极化剂，引起腐蚀电池的阴极去极化，导致金属腐蚀加剧。在一般情况下，水中氧含量愈多，金属的腐蚀愈严重，而且腐蚀的主要形式是很深的溃疡状腐蚀。

但是，在某些特定条件下，如所用的水是电解质浓度非常小（导电率＜0.1～0.2 μs/cm）的中性水中，溶解氧会在钢材表面产生钝化保护膜，从而减缓腐蚀速度。

②二氧化碳

二氧化碳溶于水生成碳酸或碳酸氢盐，使水的酸性增加，pH值下降。造成金属表面膜的溶解、破坏和氢的析出。

③氨

溶解氨会形成铜氨络离子，促进铜的腐蚀。

④硫化氢

溶解硫化氢气体会促进碳钢腐蚀。

⑤二氧化硫

溶解二氧化硫会降低循环冷却水的pH值，增加金属的腐蚀性。

⑥氯离子

溶解氯水解生成盐酸和次氯酸；降低冷却水的pH值，增加水的腐蚀性。同时，氯离子会促进碳钢、不锈钢、铝等金属或合金的腐蚀(孔蚀、缝隙腐蚀)。

⑹含盐量

①杂质溶解盐类增高会使水的导电性增大，易发生电化学作用，增大腐蚀电流，使腐蚀增加。

②含盐量增加影响Fe(OH)2的胶体状沉淀物的稳定度，使保护膜质量变差，增大腐蚀。

③含盐量增加可使氧的溶解度下降，阴极过程减弱，腐蚀速度变小。

④一般来说随着盐类浓度的增加，水的电导率增大，腐蚀速度上升，而在盐溶液浓度大于0.5mol/L后，腐蚀开始减小。

⑺悬浮固体

水中悬浮固体的增加会加大腐蚀速度。同时悬浮物的沉积还会引起沉积物下金属的氧浓差电池腐蚀，使局部腐蚀加快。悬浮物的沉积会阻碍缓蚀剂到达金属表面而影响缓蚀剂的缓蚀效果。

因此，循环冷却水系统在运行中要求采取旁滤措施，使浊度控制在10mg/L以内，最好在5mg/L以内。

⑻流速

流速的增加将使金属壁和介质接触面的层流层变薄而有利于溶解氧扩散到金属表面。同时流速较大时，可冲去沉积在金属表面的腐蚀、结垢等生成物，使溶解氧更易向金属表面扩散，导致腐蚀加速，所以碳钢的腐蚀速度是随着流速的升高而加大的。随着流速进一步升高，腐蚀速度会降低，这是因流速过大，向金属表面提供的氧量已达到足以使金属表面形成氧化膜，起到缓蚀的作用。如果水流速度继续增加，则会破坏氧化膜，使腐蚀速度再次增大。

一般水流速度在0.6～1.0m/s时，腐蚀速度最小。流速过低会使传热效率低和出现沉积，故冷却水流速管程水冷器一般在1.0m/s左右，壳程水冷器在0.5m/s以上为宜

⑼电偶

不同的金属或元素具有不同的标准电极电位，具有不同电极电位的金属相互接触形成腐蚀电池。电偶腐蚀的结果使得电位较低的金属如铁遭受腐蚀。

⑽温度及热负荷

一般地讲，金属的腐蚀速度随温度的增加而增加。在密闭式循环冷却水中，金属的腐蚀速度随温度的升高而直线上升。这是因为在密闭系统中，氧在有压力的状态下溶解在水中而不能逸出。温度升高，氧扩散到金属表面的通量增大。但在开放系统中，随着温度的上升而腐蚀率变大，到80℃时腐蚀率最大。以后即随着温度的升高而腐蚀率急剧下降，这是因为温度升高所引起的反应速率的增大不如溶解氧浓度减少所引起的反应速率的下降大。

热负荷对金属的腐蚀速度起促进作用。热负荷大会产生热应力，保护膜易被破坏；同时热负荷高也会使金属表面生成蒸汽泡，对保护膜有机械损伤作用。热负荷高使铁电极电位降低，使腐蚀加速。故总的说，热负荷高促使腐蚀加速。

⑾微生物

冷却水中的微生物，特别是一些能产生粘泥的微生物会在金属表面沉积(不单是微生物本身，同时也黏附了水中的悬浮物)，引起垢下腐蚀。同时一些微生物的新陈代谢过程也参与了电化学过程，促使腐蚀加速。

⑿其他

循环水中往往含有泥土、砂粒、焊渣、麻丝、腐蚀产物等不溶性物质，这些物质有些是从空气中进入的，有些是安装时带入的，也可能是在运行中生成的。这些不溶物一方面易在滞流区域沉积造成垢下腐蚀，另一方面随水流冲击管壁，对硬度较低的金属或合金（例如铜管）产生磨损腐蚀。

在不同的循环冷却水系统中金属的腐蚀形态和腐蚀速度是不同的。为此需要了解冷却水系统中影响腐蚀的各种因素，从而避开不利的因素，利用有利的因素，以减轻和防止冷却水中金属设备的腐蚀。