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碳酸钙防护管壁：如何形成保护膜？

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：根据CaCO3的溶解平衡关系，在管壁上控制形成一层薄的CaCO3保护膜，即可抑制住腐蚀电极的反应过程。一般认为，在pH7～7.4范围内，高碳酸盐硬度的水所产生的CaCO3对控制腐蚀的作用较好。若pH较高，阳极部位的数量会减少，面积却同时变大，并且水的硬度碱度较低，所产生的CaCO3保护膜作用就会比较差。只有使水中CaCO3处于过饱和状态，即饱和指数pHa-pHs>0时，才能产生CaCO3保护膜。相反，过快的CaCO3沉淀就会形成一种较疏松的膜，所起的保护效果较差。

金属表面如果直接与水中溶解氧接触将形成腐蚀电极，但如果控制管壁不直接与水中溶解氧接触，就可以控制住腐蚀。根据CaCO3的溶解平衡关系，在管壁上控制形成一层薄的CaCO3保护膜，即可抑制住腐蚀电极的反应过程。在腐蚀电池的阴极部位，由于有过剩的OH-，OH-和 pagenumber_ebook=234,pagenumber_book=222 反应产生，与Ca2+产生CaCO3，这样在阴极部位就形成了Ca-CO3保护膜，随着CaCO3膜的延伸，便遮盖了阳极部位。当阳极部位面积不大时，整个腐蚀电极的反应都得到抑制。但如果阳极部位面积很大，控制腐蚀的效率会低一些，原因在于由阴极部位延伸来的保护膜不能把全部面积遮盖住。

为达到最佳效果，需要确定一个最佳的pH控制范围。一般认为，在pH7～7.4范围内，高碳酸盐硬度的水所产生的CaCO3对控制腐蚀的作用较好。若pH较高，阳极部位的数量会减少，面积却同时变大，并且水的硬度碱度较低，所产生的CaCO3保护膜作用就会比较差。

只有使水中CaCO3处于过饱和状态，即饱和指数pHa-pHs>0时，才能产生CaCO3保护膜。若控制CaCO3的沉淀速度慢一些，即可形成一种既致密又很薄的保护膜。相反，过快的CaCO3沉淀就会形成一种较疏松的膜，所起的保护效果较差。一般沉淀的速度是随着过饱和的程度而加快的，但还有一些其他有关因素，如氧化铁及碳酸钙可以对过饱和碳酸钙溶液起沉淀稳定的作用。由于饱和指数不能反映CaCO3沉淀量的多少，为了控制沉淀速度，可以按稳定指数2pHs-pHa=6作为控制的最佳条件，增加水中Ca2+和碱度的含量能使pHs值减小，又因水中碱度增加使pH提高了，这样（pHs-pHa）值就会逐渐减小。在水里投加石灰就是在水里增加Ca2+和碱度的最经济办法。石灰的投加量最好先用搅拌试验找出一个大致的范围，在生产中按这个用量投加后，再定期观察水中含铁量的变化和保护膜形成的情况，就可以逐渐得出正确的加药量和饱和指数与稳定指数的控制数值。