浅谈碱度及钙硬度对循环水系统腐蚀的影响

武江波+任虎+刘强+杨德志

摘 要：公用循环水站将处理后的母液水作为补充水时，循环水系统腐蚀相对比较严重。以循环水站正常加氯气或者其他杀菌剂为前提，通过对比分析不同含量总碱度和钙硬度对循环系统腐蚀的影响。以赖兹钠指数为理论依据，得出循环水钙硬度和碱度均值都在125 mg/L时，系统呈腐蚀严重趋势，钙硬度和碱度都超过300 mg/L时，系统处于相对比较稳定的状态。

关键词：总碱度 钙硬度 腐蚀

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0105-02

Abstract： When the treated water is treated as supplementary water， the corrosion of circulating water system is relatively serious. On the basis of the normal addition of chlorine or other fungicides， the effects of different concentrations of alkalinity and calcium hardness on the corrosion of the circulating system were analyzed. With Rytz sodium index as the theory basis， the circulating water calcium hardness and basicity in the mean 125 mg/L， a serious corrosion tendency， calcium hardness and basicity of more than 300 mg/L when the system is in a relatively stable state.

Key Words： Total alkalinity； Calcium hardness； Corrosion

北元化工集团在生产聚氯乙烯树脂的过程中产生大量的离心母液水。为了减少环保压力，为了提高经济效益，公司将其收处理后回用到循环水站。在实际运行过程中发现循环水系统腐蚀严重。在确定基本操作及指标控制的前提下，通过对比循环水不同含量的总碱度和钙硬度对循环水系统腐蚀的影响。

表1钙硬和碱度在控制在指标范围内，但数值比较低，铁离子超标严重。循环水中铁离子的来源有以下几个方面：（1）来自补水；（2）循环水系统腐蚀；（3）其他含铁离子物质泄漏进入循环水。通过聚合工段排查确认无泄漏，所以第3项“其他含铁离子物质泄漏”可以排除。以各项指标的平均值计算，循环水浓缩倍数按3计算，由表1可以算出因补水造成循环水含铁量为0.577 5 mg/L，因腐蚀造成循环水含铁量为1.302 5 mg/L。由表2可以算出因补水造成循环水含铁量为 0.498 75 mg/L，因腐蚀造成循环水含铁量为 0.106 mg/L。与表1相比，表2中钙硬度高了156.7%，总碱度高了227.77%，因腐蚀铁离子下降86.83%。钙硬度与总碱度之和高了190.77%，达到656.571 1 mg/L。

碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质，水中碱度主要由三类物质组成：强碱，弱碱，强碱弱酸盐。循环水碱度可以表示为M=2[CO32-]+[HCO3-]+[OH-][2]，由于HCO3-和OH-反应，即HCO3-和OH-不可以共存。由于循环水pH控制在8.3～8.8之间，所以循环水总碱度：M=2[CO32-]+[OH-]。循环水PH保持稳定。碱度的增加主要是CO32-的增加。同时循环水中Ca2+量增加明显，是否会导致CaCO3结垢，产生诟下腐蚀？通过赖兹纳指数即稳定指数IR来判断碳酸钙稳定性：IR=2pHs-pHa>7.5时水质呈严重腐蚀趋势；IR=2pHs-pHa=6-7.5时水质呈腐蚀趋势；IR=2pHs-pHa≈6时水质呈稳定状态；IR=2pHs-pHa=3.7-6时水质呈结垢趋势。pHs=9.3+A+B-C-D。其中pHs表示理论碳酸钙溶解平衡饱和pH值，pHa为测量pH值，A表示离子强度系数，B表示水温系数，C表示钙离子浓度系数，D表示碱度系数。循环水在运行过程中电导，pH值和温度变化不明显，离子强度以循环水电导值来代替取值1 000 μS/cm，pH值为8.5，循环水水温以15 ℃，查表[1]计算的：电导值1 000 μS/cm时离子强度系数为0.2，15 ℃时水温系数为2.34，钙离子浓度118 mg/L时钙离子浓度系数为1.63，钙离子浓度302 mg/L时钙离子浓度系数为2.05，总碱度108 mg/L时总碱度系数为2，总碱度为355 mg/L时总碱度系数为2.5。

pHs1=9.3+0.2+2.34-1.63-2=8.21，IR1=8.21×2-8.5=7.92

pHs2=9.3+0.2+2.34-2.05-2.5=7.29，IR2=7.29×2-8.5=6.08

计算结垢可以看出pHs1即总碱度和钙离子低时循环水处于严重腐蚀状态，pHs2即总碱度和钙离子较高时循环水基本处于稳定状态。

结语

循环水钙硬度以及碱度指标在工艺要求的范围内，但总量较小时碳酸钙饱和常数显示水质呈腐蚀严重趋势，所以腐蚀比较严重。

建议循环水总碱度和钙硬度较小时，加入碳酸氢钙溶液或者其他助剂，提高循环水钙离子以及总碱度，可以达到有效降低循环水系统的腐蚀。

参考文献

[1] 胡艷华，郦和生.Ca2+浓度和碱度对循环水结垢和腐蚀的影响[J].石化技术，2012（2）：9-11.

[2] 龙荷云.循环冷却水处理[M].江苏科学技术出版社，1984.