金属在工业介质中的腐蚀与保护.doc

第六章 例如高压锅炉,水冷却型原子.并且使发生断裂的C1临界浓度值下降.当处于100.多发生在锅炉的铆接及管子的胀接处,因为在这些地方有铆接或胀接的内应力,有锅炉.&金属在工业介质中的腐蚀与保护1酸、碱、盐介质中的腐蚀 在石油、化工、化纤、湿法冶金以及其它许多工业部门的生产过程中，都离不开酸、碱、 盐。由于它们对金属材料腐蚀性极强，如果在设计、选材、操作中稍不合理，都会导致金属设备的严重损坏。因此，了解酸、碱、盐介质中的金属腐蚀特点和规律，对延长设备使用寿命和保证正常生产是非常重要的。一 酸溶液中的腐蚀 在酸溶液环境中，对介质腐蚀性的主要影响因素是pH、氧化性(或还原性)以及阴离子的种类，其他还有酸的浓度、温度、气相封闭状态等影响因素。 从热力学来看，金属在酸溶液中的腐蚀在很大程度上依赖于氢离子浓度。一般认为氢离子浓度上升时，由于氢离子的放电，阴极反应速度加快，或由于溶液的酸度增加，金属表面膜的溶解度上升，因而使金属的腐蚀速度增加。另外，溶液的氧化还原性也影响金属的腐蚀。由氧化剂还原所产生的阴极去极化反应会促进腐蚀，但在另一些情况下，由于发生钝化而抑制了腐蚀。例如，硝酸是氮的最高氧化态化合物，具有强烈的氧化作用，是一种典型的氧化性酸。、在一定浓度范围内，当氧化性酸浓度增加时，加速了氧化剂的阴极还原过程，因而腐蚀加速。但是当氧化性酸浓度超过某一临界值时，使金属进入钝态，反而抑制了腐蚀。因此，酸溶液的腐蚀性一方面与酸的强弱，即氢离子的浓度有关，同时也依赖于酸的阴离子氧化性程度。 所以，酸分氧化性酸和非氧化性酸，一般盐酸是非氧化性酸，硝酸和浓硫酸是氧化性酸。铁和钢在氧化及非氧化性酸中腐蚀规律的对比如书中表5-2所示：表5-2 铁和钢在氧化及非氧化性酸中腐蚀规律的对比 酸类主要因素非氧化性酸氧化性酸酸浓度增大金属的溶解速度增大往往在一定浓度下出现溶解速度极化 主要阴极去极化过程的属性氢离子还原去极化氧化剂去极化（酸根阴离子还原）如氧通入速度增加由于氧去极化的影响，腐蚀速度增加，尤其在酸浓度不高时更为显著由于高浓度的去极化剂氧化性酸存在故无影响活性H-离子浓度增加影响不大，因为金属已处于钝化状态由于有可能从钝态转变为活态而产生强烈影响合金中阴极性杂志增加腐蚀速度随阴极杂质面积增加而剧增或：影响较弱（由氧扩散控制）或：由于阴极钝化使腐蚀速度随阴极性杂质的均匀而减小 19-241:大多数严重的腐蚀都涉及到无机酸及其衍生物，无机酸中以硫酸、硝酸、盐酸三种用量最广，由它们引起的腐蚀破坏和损失也处于重要地位，下面将分别来讨论。1. 硫酸纯净的硫酸是无色、无味；粘滞状的液体。市售硫酸通常浓度为98。高浓度的硫酸是一种强氧化剂，它能使不少具有钝化能力的金属进入钝态，因而这些金属在浓硫酸中腐蚀速度很低。低浓度的硫酸则没有氧化能力，仅有强酸性的作用，其腐蚀性很大。硫酸的腐蚀性取决于许多因素，最主要的是温度与浓度，然而其它的一些因素如氧化还原剂的存在、流速、悬浮固体物等；也能影响硫酸对各种材料的耐蚀性。【8】152：铁在硫酸中的腐蚀速度与浓度的关系见图107。在稀硫酸中，腐蚀速度随硫酸浓度的增大而增加，当WH2SO4达到50%时，由于钝化作用，腐蚀速度迅速下降，最后达到最低值。但酸浓度超过100以后，随过剩SO3含量的增加，腐蚀速度又开始增大，在一定浓度时出现第二个最大值，S O3含量继续增加，腐蚀速度又下降。 作为耐硫酸用的材料，广泛被采用的金属是铅和铅合金以及碳钢。它们的耐蚀性范围刚好可以相互补充。分别使用这两种材料就可以适应硫酸的广泛的浓度和温度范围。图71和图72表示了铁和铅的腐蚀速度与硫酸浓度的关系。由图可见，低于70浓度的硫酸对碳钢的腐蚀极严重，而碳钢在室温下对高于70浓度的硫酸却有足够好的耐蚀性，因此钢铁材料可用于制造浓度为70100的浓硫酸的储罐与运输管线。而浓度小于70的硫酸可以用铅制的设备储运。碳钢通常也可以用于浓度超过101的中温发烟硫酸，但应注意两个问题：一是硫酸是一种强吸水剂，暴露于空气中会因吸水而自动稀释，从而进入高腐蚀区；其二是钢铁材料在硫酸中所生成的粘附性良好的硫酸盐保护膜(FeSO4)易受溶液流动冲刷等机械作用而破坏。 钢和铅之所以耐硫酸腐蚀，都是因为表面上生成粘结性好的FeSO4或PbSO4保护膜，这些硫酸盐膜在强氧化性环境中被氧化，通常变为钝态的氧化膜。 下面再进一步讨论钢的腐蚀与硫酸的浓度和温度的关系。图73是一幅表明硫酸浓度、温度与腐蚀速度之间的关系的等腐蚀图，图中的曲线为钢的等腐蚀速度曲线，曲线分别代表0.1、0，5、l、5mma。图中示出，碳钢在任何温度下都不宜在浓度约65以下的硫酸中使用；在高于70的硫酸中，根据温度情况可考虑使用碳钢；浓度在100以下，温度超过80时，碳钢腐蚀速度达15mma，一般不宜再使用。在101附近浓度硫酸中碳钢的腐蚀速度较高，但该区的数据尚不够充分，故用虚线表示。 流速对腐蚀速度有很大影响，表71示出了输送硫酸时流速对钢管寿命的影响。浓硫酸中充气对钢的腐蚀没有影响，因为浓酸本身就具有氧化性。浓酸中带进空气泡时，空气泡沿着管子顶部流动则会产生冲刷破坏作用。 铅在低浓度硫酸中，腐蚀速度小于0.1mma，但随温度和浓度增加，腐蚀速度上升。在浓酸中腐蚀很快，这是因为硫酸铅表面膜溶于浓酸。过去一个时期曾认为在硫酸浓度小于85的范围内铅有很好的耐蚀性，故曾得到广泛应用，然而目前由于铅太软，有毒以及焊接困难等原因，已很少使用。 另一个常用于硫酸中的材料是高硅铸铁，含有约145Si的铸铁对于各种浓度的硫酸在沸点以下的各个温度范围内都有极好的耐蚀性。图74为高硅铸铁的等腐蚀图，腐蚀速度通常小于0.13mma。但高硅铸铁不宜用于发烟硫酸中(亦即浓度100以上的酸)。高硅铸铁在硫酸中于表面生成了一层耐磨性很好的钝化膜，甚至在磨蚀十分严重的酸性泥浆中也能使用，可用于制造泵；阀、换热器、硫酸浓缩器加热管、槽出口等等。其缺点为硬而脆，不耐剧烈的温度变化。 Durimet20合金是为了在硫酸中使用而发展起来的一种铸态合金，它可用于硫酸的全部浓度范围，在发烟硫酸中的耐蚀性也非常好。其成分为：14，氢氧化铁膜转变为Na2FeO2腐蚀速度增加。所以硅钢在87以下，浓度为50%的NaOH是耐腐蚀的，但碱液中含有氧化物时，钢就不易钝化，易形成局部腐蚀。镍和镍基合金、奥氏体不锈钢耐腐蚀性是好的，此外，铝、锌、锡、铅也具有显著的耐腐蚀性。【8】155： 在水溶液中生成氢氧离子OH化合物统称为碱。根据它们在水溶液中离解出OH的离解度大小而分为强碱和弱碱。 碱溶液一般比酸对金属的腐蚀性要小，其原因主要有两方面：一是在碱溶液中，金属表面容易钝化或生成难溶性的氢氧化物或氧化物；二是在碱溶液中，氧电极电位与氢电极电位比在酸介质中的电位更负，因此腐蚀电池的“推动力”比酸介质中小（引阴极与阳极之间电位差小）。在常温下，碱溶液中常用的材料是碳钢和铸铁。图1010示出铁的腐蚀速度与溶液pH值的关系。从图中可见，当pH值在49之间时，腐蚀速度几乎不变，pH值在914时，铁的腐蚀速度大大降低。当碱的浓度继续增高，腐蚀速度再次增加。主要是由氢氧化铁膜转变为可溶性的铁酸钠(Na2FeO2)所致。在室温下，这种腐蚀速度并不大，但在较高的温度和浓度下，腐蚀加剧。在热碱溶液中，如果存在较大应力，还会发生一种危险的应力腐蚀破裂现象，称为碱脆。碳钢、低合金钢、不锈钢可能发生碱脆。图1011及图1012分别示出碳钢及奥氏体不锈钢的脆性和碱液的浓度及温度的关系。 碱腐蚀性还和碱金属的种类有关，通常认为碱金属的原子量越大，腐蚀性越强。即腐蚀性按LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH的顺序渐次增强。 碱溶液中共存离子的种类对碱腐蚀有很大影响。如溶有氯酸盐时，会阻碍金属钝化，而NaNO。可促使金属钝化。镍及其镍合金对于高温、高浓度的碱耐蚀性很好，通常用于最苛刻的碱介质条件。由于镍在碱中具有极低的腐蚀率及抗应力腐蚀的特性，使镍成为处理强碱用途广泛的材料。但在高浓度(WNaOH75%98%)、高温()300)的苛性钠或苛性钾介质中，最好使用低碳镍，否则会发生晶间腐蚀和应力腐蚀。表105列出了镍及其合金在熔碱中的腐蚀率。 奥氏体不锈钢在碱液中耐蚀性很好，随镍含量的增加，耐蚀性提高，但钼可使耐蚀性下降。 锌、锡、铝、铅等两性金属在碱中腐蚀性显著。钛、银、锆、钽等特殊金属在碱液中耐蚀性并不好，尤其是钽的腐蚀性很差，尤其在热浓的碱中。 铸铁在较宽范围的浓度与温度的NaOH中是耐蚀的。 近年来发展的高纯高铬铁素体不锈钢具有优良的耐蚀性能，有取代传统镍材的趋向。 在NaOH中可供选择的材料列于图1013及表106中。三 盐（溶液）中的腐蚀原稿：金属在盐水溶液中的腐蚀过程是比较复杂的，这是因为：a） 不同盐类的水溶液pH值不同b） 某些盐类具有氧化性c） 某些盐类的阴阳离子对腐蚀过程有特殊作用d） 盐溶于水使溶液导电度增大按其氧化性和水解（盐溶于水）后pH值的情况大致分为以下几类：中性、酸性、碱性、氧化性 【8】 (一)酸性盐 由强酸弱碱组成的盐，如AlCl3、FeCl3、FeSO4、NiSO4、NH4Cl、NH4NO3、KHCO3、NaHSO4等。由于这种盐溶于水后，呈酸性，所以对铁的腐蚀既有氧的去极化作用，又有氢的去极化作用。腐蚀速度与相同pH值的酸差不多。原稿：一般来说当盐溶液呈酸性时，表现出与之相对应的酸有类似的腐蚀作用。如在非氧化性酸性溶液中表现为阴极析氢反应，在氧化性酸溶液中表现为氧去极化的阴极过程，对于含有铵盐的溶液，由于会形成金属络合物，对腐蚀可能有促进作用。 (二)碱性盐弱酸强碱组成的盐，如Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3、Na2B2O7等，溶于水呈碱性，当pH值大于10时，腐蚀性较小。有时还可作为缓腐蚀剂。例如Na2SiO3、Na3PO4能使铁表面生成铁的盐膜，具有良好的保护性。 (三)中性盐 弱酸弱碱或强酸强碱组成的盐，假如不具有氧化性，也没有别的阴阳离子的效果，则仅有导电度和氧的溶解度方面的影响。 铁和钢的腐蚀速度与盐浓度的关系示于图1014。从图中可以看出，开始时腐蚀速度随浓度增加而增大，达到最高点后又开始下降。这与溶液的导电性和溶氧量有关。随盐浓度的增加，溶液的导电性增强，使腐蚀速度上升，但盐浓度的增加会使氧的溶解度下降，氧的去极化作用减弱，腐蚀速度下降。 原稿：显示中性的盐有：NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4。在中性盐溶液中大多数金属的阴极反应是氧去极化反应，关于盐酸对腐蚀速度影响前面已经讨论过，如在浓度较低时随浓度增加由于盐溶液导电性增加腐蚀速度增大，当浓度超过某一值后，随浓度增加由于氧的溶解度下降腐蚀速度下降。 (四)氧化性盐氧化性盐溶液可分为两类，一类对金属的腐蚀很严重，是含有卤素的氧化剂，如FeCl3、CuCl2、HgCl2、NaClO等，它们是很强的去极化剂，几乎是所有的工业金属都可能产生严重腐蚀。另一类能使钢铁钝化，若用量适宜，可以阻滞金属的腐蚀，如K2CrO4(铬酸钾)、铬酸钠、Na2NO2(亚硝酸钠)、KMnO4(高锰酸钾)等，它们能使金属钝化，可作缓蚀剂。2工业水腐蚀工业水按其用途可分为冷却水、锅炉水及其他工业用水。工业水由于水源和水处理方法不同，其成分差异很大，如其含盐量可以从几个ug/L到数万个mg/L。一 冷却水腐蚀（冷却水：淡水和海水）1.冷却水的腐蚀反应及影响因素（1） 腐蚀反应：冷却水中的腐蚀属于电化学腐蚀，以Fe为例：阳极反应：氢离子的阴极还原反应： (酸性水溶液中) 水的还原作用 (天然水中) 或：水中溶解氧的还原作用 (天然的通气水)阳极反应产物也可产生副反应: (白色絮状沉淀在金属表面)然后Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3:这些产物的脱水作用导致形成腐蚀产物，这就是通常在含铁表面上看到的红锈 （红锈）腐蚀产物在金属表面沉积并形成带有沉积盐类、泥沙、微生物粘泥等物的腐蚀产物薄层。假如该薄层是多孔性的，金属离子能穿过它到达溶液的界面，则继续发生腐蚀，如果生成致密的附着薄层，它能阻止离子扩散，抑制金属溶解。金属在工业水中的耐蚀性，很大程度上取决于金属保护膜的形成。一般说来，直接氧化形成的保护膜具有较好的保护性，而腐蚀形成的二次产物则没有足够的保护性。另外，可以人为地加入某些缓蚀剂以在金属表面上形成防护膜。2.影响因素 冷却水的腐蚀性与水中含有的腐蚀性因素有关。淡水和海水的腐蚀性因素归纳起来主要有以下几点：(1)pH：如果形成可溶于酸的金属氧化物，则当pH降低时腐蚀增加。对于两性的金属氧化物，在pH为中等时有利于保护，过低和过高的pH会加速腐蚀。贵金属的氧化物在任何pH都不溶解，呈惰性。(2)水中的盐类：氯化物的存在能破坏金属氧化膜，促进腐蚀。钙、镁、铝的某些盐类沉淀后能生成保护性沉积层。(3)水中溶解气体：水中溶氧起阴极去极化作用，促进腐蚀；二氧化碳溶于水中生成碳酸而促进腐蚀，由污染水引入的氨对铜为基体的材料将引起选择性腐蚀。H2S如果进入水冷却系统中，一方面引起pH下降加速腐蚀，另一方面，所形成的腐蚀产物硫化铁的电位较高，对铁而言是阴极，所以又导致电偶腐蚀而使腐蚀加快。氯气一般是为了抑制微生物而加入冷却水系统的，但由于能生成次氯酸和盐酸，使pH下降，促使腐蚀增加，并能阻滞某些缓蚀剂形成保护膜。 (4)悬浮物：它来自于从空气中带来的污染物，或冷却水系统的补充水中带来的泥沙、灰尘和其它微粒。在这些物质的沉积部位可以形成差异充气电池而加速腐蚀。(5)微生物：微生物的作用是堵塞水流通道，增加水流阻力，降低热交换效率，引起腐蚀穿孔。在水冷却系统中常见的嗜氧菌有硫氧化菌、铁细菌、真菌、硝化细菌等。厌氧菌有中温型和高温型硫酸还原菌。这些微生物除堵塞水道，降低热交换效率外，由于细菌服饰也可能引起管道穿孔。除了上述外，材料本身的性质、水中所含成分及浓度、温度等也都对腐蚀有不同程度的影响。 以上只是引起冷却水系统中材料腐蚀的几个主要影响因素，实际情况又常常不是单一因素的作用，所以考虑问题时要从多方面影响因素着手。 3. 冷却水系统中金属的腐蚀形态 由于各种冷却水系统中所用金属材料不同，冷却水的水质不同，另外设备运行时所处的 物理及化学条件不同，使得金属发生的腐蚀形态也不一样。通常发生的腐蚀类型如下。 (一)均匀腐蚀 对碳钢而言，在酸性溶液中发生此种腐蚀。如在酸洗时没加缓蚀剂或缓蚀剂的类型及用量不合适时。 (二)电偶腐蚀 这种腐蚀在冷却水系统中的例子很多，如换热器中钛换热管和钢制管板，黄铜换热管和钢制管板等，由于钢板的电位较负，成为电偶的阳极加速腐蚀。 (三)孔蚀 孔蚀是冷却水系统中破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。对碳钢来说，孔蚀主要发生在中性的腐蚀介质中，影响最大的是氯离子。（四）这种腐蚀对于滨海电厂的铝黄铜凝汽器或奥氏体不锈钢均会发生。除了上述几种腐蚀形态外，在冷却水系统中还会发生应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀及选择性腐蚀等。4. 防止冷却水腐蚀的措施 (1)严格选择冷却水的水源，并进行水质处理，使其对金属的腐蚀控制到最低水平。 (2)根据水质状况选择合适的材料。 (3)在冷却水中加缓蚀剂。 (4)去除水中沉积物。 (5)阴极保护。 (6)涂层保护。（1）均匀腐蚀（2）脱锌腐蚀（3）点蚀和晶间腐蚀（4）应力腐蚀和腐蚀疲劳（5）氨腐蚀：在锅炉给水中常加入NH3或缓蚀剂联氨N2H4，来控制pH值以及防氧防止水汽腐蚀，但是在铜冷凝管内由于NH3聚集，其浓度很高，因此铜可能会发生氨腐蚀： 二、高温高压水的腐蚀：19-262:通常把温度超过100的水称为高温水。水的沸点随压力升高而升高，故液态水的高温与高压紧密相关，高温水实际上就是高温高压水。在现代工业中，有不少装置以高温高压水作为工作介质，例如高压锅炉、水冷却型原子能反应堆等，它们使用纯度较高的水作为原水，水在约300的高温下蒸发，所产生的水蒸气被过热至600以上。为了提高热效率，这些装置的工作压力越来越高，许多锅炉的工作压力已达10MPa以上，少数称为超临界锅炉的压力则达到30MPa以上。显然，对于这些在高温高压条件下运行的装置来说，腐蚀是重大的威胁，装置的腐蚀破坏将造成严重后果。完全纯净的高温高压水的腐蚀性并不严重，但工业用的高温水中多少会含有氧、盐类等杂质，其腐蚀性便明显加剧。很多在低温工业水中耐蚀的材料，在高温高压水中会迅速腐蚀破坏。铁在高温水中的最终腐蚀产物通常是Fe3O4。1. 腐蚀反应及产物从上述的Fe-H2O系热力学状态图知道，通常情况下，铁在纯的高温水中最终的腐蚀产物是Fe3O4，相应的腐蚀反应为 Fe3O4在钢铁表面上一般形成良好的保护膜。该腐蚀生成物通常有致密层与结晶层内外两层。内层很致密，对金属的附着性好；外层多孔，由黑色的、带有光泽的结晶颗粒组成。能否形成致密的Fe304膜受溶解氧量、Cl浓度及pH等外界条件的影响，也与金属成分与组织的影响有关。随着钢中铬含量的提高，耐蚀性显著改善。铝的加入，对于改善耐蚀性也有效。188型不锈钢在高温水中的表面氧化物与Fe304相类似，其差别仅在于Cr、Ni替代了Fe3O4中的一部分Fe，替代的比例和Cr、Ni在不锈钢中的含量一致。它们一般是这样一些氧化物类型：Fe304、NiFe2O4、Cr2FeO4、NiCr204等，其氧化物通式可表示为M3O4。 当锅炉水含有溶解氧时，形成-Fe203，-Fe203是一种赤红色氧化物，它不像Fe3O4那样具有保护性，如有-Fe203出现，则表示锅炉水中有溶解氧存在。 在低温水中，在铜合金表面形成的腐蚀产物是微红色的氧化亚铜(Cu2O)；而在高温水中，则能够产生黑色的氧化铜(CuO)。通常CuO在Cu2O的表面上形成，具有灰黑色粉末状的外观。 在高温水中，铝表面产生的氧化物有两层。内层是无定形A1203与混乱取向的AlOOH，264：外层是取向一致的AlOOH。 镍表面形成的氧化物是NiO。在锅炉水的温度下，镍上的氧化膜是深灰色的、稍呈粉末状。在高温水中，含Cr或Fe的镍合金表面形成尖晶石型氧化物M3O4。其中M是Cr、Fe或Ni这样一些金属的原子。这是一种很致密的具有保护性的膜，但是当锅炉水含有溶解氧时，则形成不具有保护性的赤红色的Fe2O3,为了降低含氧量，在高温锅炉中常加入氨，联氨（肼）除氧： 2. 影响高温水腐蚀的因素(1) 溶解氧：水中溶解氧是高温水腐蚀的首要影响因素。有溶氧存在时还常会形成点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。因此在实际操作中，必须尽可能降低水中含氧量。除氧的方法有多种，热力除氧是主要的手段。小容量的工业锅炉常采用化学除氧法，高参数锅炉也常采用化学除氧法作为辅助手段。化学除氧法包括亚硫酸钠除氧、联氨除氧、钢屑或丹宁除氧等方法。(2) pH：在室温下，钢的腐蚀速度随水的pH的增加而显著减缓；同样，在高温下，若提高水溶液的pH，钢铁就会因形成稳定的Fe3O4表面保护层而减少腐蚀。表713中列出几种控制锅炉水pH的常用水处理方法。加NaOH是最早使用的方法，该法的缺点是产生固体沉淀物多，易于发生碱腐蚀。采用磷酸盐处理法可减少这一类问题，265： 不过磷酸钠盐在高温下因溶解度降低而析出，使高温水的pH难于保持稳定。最近高压锅炉中常用加入氨、联氨(肼)等易挥发性物质的方法来调节pH，以免产生固体沉积物。联氨 除了有控制pH的作用外，还可以脱氧。其反应为 N2H4+02N2+2H20 3N2H4+4NH3+N2 这个方法所能得到的pH较其它方法要低一些，但对系统内pH的波动不易控制，这是该法的不足之处。因此，要求有严格的水质管理相配合，还应注意氨所造成的冷凝器腐蚀。(3)过热：在蒸发管那样一些传热面上，由于水在表，面沸腾并伴随有大量蒸气泡产生，金属表面附有蒸气泡后，热传导性变差，易于进一步造成局部过热。当气泡离去时，因溶液流入又会使该处温度下降，气泡的急剧生成与破坏，使金属表面处于温度的急剧交变状态(温差约1015)，金属表面的氧化膜层由此受到破坏，腐蚀加速。 造成过热状态的另一个重要原因是垢层或腐蚀产物层附着于金属表面，使传热恶化，管壁温度上升，甚至发生管道爆破事故。这些情况多发生于管壁的火焰加热侧。图729表示水垢等附着于管壁后所造成的管壁温升。温度的升高与炉管的热负荷及附着层厚度有关。例如，当热负荷为17X105kJm2h，附着层厚度为100um时，管壁温升已有50。局部过热还会使水中的盐、碱浓缩，引起碱腐蚀。(4)CO2含量：二氧化碳溶于水后，pH便下降，反应为 图730表示纯水中CO2浓度和pH的关系。在常温纯水中的游离C O2含量一般为1gg，对应的pH为55，这时铁的腐蚀速度开始剧增。高温水中的碳酸盐受热分解后也会生成二氧化碳，所以高温水中二氧化碳的腐蚀问题也不能忽视。铁与碳酸的反应为 如果水中含氧，腐蚀产物为Fe2O3。，同时又生成了CO2，反而会促使pH降低二氧化碳所造成的腐蚀多属均匀腐蚀，腐蚀产物被水流或汽流带走，使水汽的品质降低。在蒸气动力设备中，二氧化碳的主要来源为碳酸盐的热分解。因此，防止二氧化碳腐蚀的主要措施是降低水中的碱度。根据水质特点，可采取中柑法及离子交换树脂处理等方法。3. 高温高压水中的碱腐蚀 在锅炉等以高温高压水作为工作介质的受热装置中，通常加入氢氧化钠等碱性物质来调节水的pH。一般情况下，含有少量NaOH的锅炉水对于钢铁的腐蚀性是很小的，但是在某些局部地区(例如在锅炉的缝隙处，腐蚀产物或沉积物层的下面，及表面沸腾等局部过热处)，由于反复的蒸发和凝聚作用，N。OH被局部浓缩，该处的金属在浓碱溶液的作用下，迅速被腐蚀。防止碱腐蚀的措施 ： 可以采取以下措施来防止碱腐蚀。 加强水质管理，减少沉积物和腐蚀产物的附着。金属表面沉积物和腐蚀产物层是碱腐蚀的重要诱发因素。为此，应加强水质管理，包括除氧、除去二氧化碳、控制pH、降低水中硬度盐类和腐蚀产物含量。 进行排污清洗，保证金属表面洁净。采取水处理措施后，仍会残存一定的杂质并析出于金属受热面上，可采取排污措施以保持金属表面洁净。此外，对锅炉等设备应定期进行化学清洗，以去除垢层及腐蚀产物。 对于热力设备应注意避免热负荷过大而使金属过热。经验表明，超负荷运行是许多事故的起因。 4. 高温高压水中的应力腐蚀断裂 它包括应力腐蚀、碱脆、氢腐蚀。(1)应力腐蚀 在高温水中应力腐蚀主要发生在奥氏体不锈钢中。但是实验室的研究结果表明，无论是铁素体不锈钢还是镍基合金，在高温水中都会产生应力腐蚀断裂。低合金钢在高温水中发生应力腐蚀断裂的情况还未曾见到。 在高温水中，影响应力腐蚀断裂的最重要的环境因素是Cl与溶解氧的浓度。此外， pH、温度、应力的大小以及间隙、气水比等因素也有相当大的影响。 Cl的存在是高温纯水中发生应力腐蚀断裂的最重要因素之一。在水冷却型原子能反应堆装置中，开裂大部分是由于C1所造成。关于水中Cl浓度的最低值，研究结果颇不一致，一般认为应在百万分之几以下。如果考虑到由于加热蒸发能使Cl局部浓缩，那么即使规定水中Cl浓度在105以下也不一定是十分安全的。在Cl浓度为2X10-5的情况下发生应力腐蚀断裂的例子也是有的。 当溶解氧与Cl同时存在时，开裂更易发生。实验表明，在含微量C1的高温纯水中，溶解氧对不锈钢的应力腐蚀断裂有极大的影响。产生断裂的溶解氧量的临界浓度与Cl浓度的关系如图734所示。由图可见，如果溶解氧量处于10-5以下，Cl浓度即使很高，断裂也不发生。如果氧含量在10-4以上，必须使Cl浓度降低到10-5以下才是安全的。 许多研究报告认为，如果高温水处于碱性范围内某一个pH下，不锈钢就不容易产生应力腐蚀断裂。在260270下，该临界pH为810，并随C1-和溶解氧浓度而变化。虽然提高pH一般来说对防止不锈钢应力腐蚀断裂有好处，但是过分提高pH却会引起碱脆。 随温度的提高，应力腐蚀断裂倾向激烈增加，并且使发生断裂的C1临界浓度值下降。当处于100以下的低温度下，断裂就不易发生。应力的下降使发生断裂所需要的时间延长。但是实际上也有在非常小的应力下就发生断裂的情况。 间隙的存在与局部过热可使水中氯化物浓缩，所以间隙与局部过热也成为促进断裂的重要因素。所谓间隙不仅仅是指那些宏观的缝隙，也包括由于点蚀与晶界腐蚀所产生的微小的孔洞与沟槽等。所以酸洗时所产生的微小的晶界腐蚀、MnS等非金属夹杂物以及腐蚀产物等因素也能成为断裂的原因。 此外，金属方面的因素如合金成分、组织结构、敏化以及冷加工等，对应力腐蚀断裂的敏感性也有很大的影响。 (2)碱脆 高温高压水介质中的碱脆，实质上是应力腐蚀断裂中的一种特殊形式，它是在有游离碱存在时所发生的应力腐蚀断裂。碱脆是工业锅炉和中低参数发电锅炉最危险的损坏形态，它经常出现在锅炉的铆接及管子的胀接处。国内外在本世纪50年代时曾由此发生过不少恶性爆裂事故。 碱脆的破坏特征是典型的脆性破坏，沿晶间产生裂纹，但它仅在一定的条件下才会发生，即：在金属中存在着高度的局部应力；水质具有强烈侵蚀性，碱度较高；金属结构中存有不严密性(如铆接或胀管的接合缝)，造成炉水的高度浓缩。碱脆正是上述因素综合作用的结果。蒸汽锅炉接合部分的局部应力包括：由于铆接或胀接引起的内部应力；锅炉蒸汽压力所造成的外部应力；运转过程中温度的变化或受热状态的不均所导致的热应力。在不严密的铆接或胀接处，具有一定侵蚀性的炉水又经过高度浓缩，于是在拉应力和高浓度碱液的双重作用下，金属迅速腐蚀断裂。最初阶段是碱腐蚀，继而在应力的条件下沿晶粒边界发展，反应产生的气态氢和具有较大体积的氧化物会产生很大的附加内应力，促使裂纹进一步发展。 为防止碱脆，首先应注意改进锅炉制造工艺，即废止铆接，不用胀管法安装炉管，尽可能使用全焊接工艺组装；其次是采取适当的热处理，以消除在焊接、装配加工时产生的残余应力。在可能条件下降低负荷，在尽可能低的温度下操作。在水处理方面应设法降低水的碱度。作为临时性措施，在水中加入适量硝酸钠或磷酸盐以控制游离碱浓度，往往也是有效的。 (3)氢腐蚀 在高温高压水中有时也会发生氢腐蚀