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犧牲陽極法在換熱器防腐蝕中的應用

點擊:1600 日期:[ 2014-04-26 22:45:03 ]
張作為    摘 要 利用Zn 作為犧牲陽極, 可解決管殼式換熱器的電化學腐蝕問題。    關鍵詞 犧牲陽極法 電化學腐蝕 1 前言   影響換熱器腐蝕的因素很多, 例如不同金屬的接觸、流體的紊流、管端因脹管而殘留的應力、換熱器內各部分溫度差、高溫流體中的溶解氧等。針對各種因素, 解決腐蝕問題的方法很多, 例如采用不銹鋼材料、表面刷涂料、添加緩蝕劑、電化學防腐蝕法等。電化學防腐蝕法又分外加電源法和犧牲陽極保護法兩種。1984 年,日本學者福谷英二完善了犧牲陽極保護法的具體措施, 哈爾濱703 研究所在電化學防腐蝕的研究中也成功地將其應用于工程上。本文提出的用于換熱器上的犧牲陽極保護法, 結構簡單,造價低廉, 可以有效地防止腐蝕的發生。 2 犧牲陽極保護法介紹   2.1 碳素鋼的電化學腐蝕   碳素鋼在電解質溶液中(例如水) 會形成微電池。碳素鋼的基本金相組織為鐵素體(Fe) 和滲碳體(Fe3C) , 其中鐵素體的電極電位較低而成為微電池的陽極, 滲碳體則成為陰極。圖1 示出了碳素鋼在電解質溶液中的腐蝕過程。鐵素體被腐蝕, 即 2Fe= 2Fe2+ + 4e 同時, 電子由陽極轉向陰極。陰極過程使水中的氧與電子結合生成氫氧根離子, 即 4e+ 2H2O + O 2= 4 (OH) - 在溶液中, Fe2+ 與(OH ) - 相遇生成Fe (OH ) 2,沉積在陰陽極交界附近, 即 2Fe+ O 2+ 2H2O = 2Fe (OH) 2     2.2 犧牲陽極保護法   發生電化學腐蝕時, 陰陽極之間產生腐蝕電流。采用電極電位比被防腐體低的金屬并與被防腐體接觸, 利用低電位金屬的腐蝕電流作為高電位被防腐體的防腐蝕電流, 這種防腐蝕方法稱為犧牲陽極保護法。 3 犧牲陽極保護法在換熱器上的應用   3.1 犧牲陽極材料的選擇   碳素鋼的基本金相組織是鐵素體(Fe) , 由表1 可查出比Fe 標準電極電位低的材料。若選擇鋁作為陽極, 容易形成氧化膜, 反而不產生腐蝕電流, 其他材料則比較昂貴, 所以, 選擇鋅作為犧牲陽極比較合適。  表1 電極電位比Fe 低的部分金屬(電動序)     3.2 在換熱器上的應用   在浮頭式換熱器上, 換熱管與管板連接處、設備接管處、法蘭密封面等處容易腐蝕。下面介紹一種應用犧牲陽極法防腐蝕的簡單結構。   如圖2 所示, 在換熱管上套一個鋅套環, 并使鋅套環靠近管板的殼程側。如果管板不是很厚, 這樣的結構防腐蝕效果可維持一年左右(直到鋅套環完全被腐蝕) , 這種結構適合的最大管板厚度見表2。   在檢修時, 亦可如圖2 所示加一個鋅管頭。鋅管頭保護的管板最大厚度同鋅套環。   選擇鋅作為犧牲陽極, 這種辦法在日本比較普遍。目前, 日本正在進行用M g 系金屬、A l系合金作為犧牲陽極的研究, 我們也在研究應用犧牲陽極保護法的有關問題。犧牲陽極保護法的應用有可觀的經濟價值, 應該普及。 
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