水的腐蚀性？我们日常生活中天天接触水，也没看到它对我们的身体造成任何腐蚀啊？别急，这里说的水的腐蚀性，是指自然界中存在的水对金属构件和设备产生的腐蚀作用。水中常见的腐蚀是电化学腐蚀，水中的溶解氧，金属，和水中的各种导电离子组成一个腐蚀电池，其原理如下：

我们知道，水是万能溶剂，自然界的水中有悬浮物，泥沙，各种阴阳离子，气体，以及微生物和藻类等。在水中，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，微生物虽然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。

一般情况下，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。

02 冷却水的腐蚀

水中的腐蚀，按照腐蚀形态可以分为：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。腐蚀一直都在发生，不可避免。

冷却水中，影响腐蚀的因素很多，概括起来可以分为化学因素、物理因素和微生物因素。我们希望将腐蚀速率控制在可接受的范围内，以便尽量延长设备的使用寿命。

03 影响腐蚀速率的主要因素

影响冷却水腐蚀速率的主要因素有：pH值、溶解氧、电导率、各种阴阳离子、硬度，缓蚀剂投加，流速、温度、余氯、水中其他杂质等。下面分别介绍：

pH值：pH值偏酸性时，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，其腐蚀速率要比pH值偏碱性时高。但是pH升高，又会增加结垢风险。因此，冷却水中，为了控制结垢和腐蚀的平衡，人们常将冷却水pH控制在一定范围内，比如常见的敞开式冷却水系统pH控制在8.0-8.8。具体每个系统的控制范围需要根据现场实际情况确认。

阴离子：金属的腐蚀速率与水中阴离子的种类有密切关系。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，增加腐蚀速率，因此，这几个离子是冷却水中要控制的离子，尤其是氯离子，常被重点监控。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，因此，这几个阴离子是缓蚀剂成分的常客。铬酸根和亚硝酸根常在闭路冷却水缓蚀剂中看到，而磷酸根常在开路冷却水碳钢缓蚀剂中存在。

硬度：硬度过高时会结垢，而且在一定条件下会引起垢下腐蚀。但如果硬度太低，缓蚀剂与钙镁离子在金属表面难以形成保护膜(缓蚀剂膜)，对缓蚀效果也会有影响。以磷系配方为例，Ca²⁺一般不得小于30mg/L，否则难以形成磷酸钙的保护膜而影响缓蚀作用。

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则有缓蚀作用。因此，锌盐被广泛用作冷却水缓蚀剂中，在敞开式循环冷却水中，磷锌体系常作为碳钢缓蚀剂的首选。

溶解的气体：常见的溶解气体有氧气、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氨等，在敞开式冷却水中，这些气体浓度增加，均会增加金属的腐蚀速率。一般通过添加杀菌剂，将冷却水中微生物和藻类控制在一定水平来降低这些气体的影响。

含盐量： 一般情况下，含盐量增高会使水的导电性增大，易发生电化学作用，增加腐蚀速率。另外，含盐量增加还会影响Fe(OH)₂的胶体状沉淀物的稳定度，使保护膜质量变差，增加腐蚀速率。一般来说，随着含盐量增加，腐蚀速率上升，而在盐溶液浓度大于0.5mol/L后，腐蚀速率开始减小。主要是因为含盐量增加，可使氧的溶解度下降，导致腐蚀速率降低。

悬浮物：水中悬浮物的增加会加大腐蚀速率。主要是悬浮物本身会吸附水中的缓蚀剂，降低缓蚀剂的效果。另外，悬浮物的沉积会引起沉积物下金属的氧浓差电池腐蚀，使局部腐蚀加快，同时悬浮物的沉积，还会阻碍缓蚀剂到达金属表面，从而影响缓蚀剂的缓蚀效果。

因此，冷却水系统在运行中一般要求采取旁滤措施，浊度控制越低越好（悬浮物与浊度呈正相关，浊度检测方便，因此，常用浊度作为控制指标）。对于管式换热器，冷却水浊度最高不超过20NTU，对于有板式换热器的系统，浊度控制在10NTU以下。

流速：冷却水流速一般在设计时就确定了，后期运行时可变化的空间不大。一般水流速度在0.6～1.0m/s时，腐蚀速度最小。流速过低，会造成传热效率低和悬浮物沉积，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。

温度及热负荷：一般情况下，金属的腐蚀速率随温度增加而增加，温度每升高10℃，腐蚀速率会增加一倍。在敞开式冷却水中，由于温度升高会降低溶解氧含量，因此，到80℃时腐蚀速率达到最大后会掉头向下，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。一般情况下，夏天腐蚀速率增加，主要是温度所致。

热负荷对金属的腐蚀速率起促进作用。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。

余氯：微生物和藻类的沉积会引起腐蚀，同时一些微生物的新陈代谢产物也促使腐蚀加速。因此冷却水中微生物控制很重要，一般控制冷却水异养菌不高于1.0x10⁵CFU/ml。从性价比方面考虑，冷却水中常用含氯杀菌剂搭配非氧化杀菌剂来控制微生物和藻类。余氯高，杀菌效果好，但是会增加腐蚀速率。对于碳钢来说，余氯高于0.4mg/L就会有明显的腐蚀速率增加。对于铜和不锈钢设备，余氯浓度可耐受到2.0mg/L。

其他因素：冷却水中往往含有泥土、砂粒、焊渣以及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）会产生磨损腐蚀。

结语

总之，影响冷却水系统腐蚀的因素有很多，对于具体系统，需要从多方面考虑，首先在设计阶段，尽量选用耐腐蚀的材料；日常运行过程中，选用合适的加药方案，合理控制药剂添加量和水质指标，这样才能保证系统的”长治久安”。

参考文献：周本省，工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社，82-87页。