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铁锈在酸液中的溶解

发表时间:2020-12-03

                                         铁锈在酸液中的溶解

       在中性水溶液中盐浓度对腐蚀速度的影响是这样的:以NaCL为例,随着盐浓度的增加,一方面溶液的导电性增加,使腐蚀速度增大;另一方面,又由于氧的溶解度减少,而使腐蚀速度降低。所以在3%Nacl的水溶液中出现了腐蚀速度的最大值。能使钢铁钝化的盐的水溶液例外,比如,NaNO2.水溶液对钢铁基本不腐蚀。

       对于中性水来说,在常温下,钢铁表面生成的腐蚀产物主要是Fe2O3。但在较高的温度下,生成的腐蚀产物主要是Fe3O4,比如热水锅炉或蒸汽锅炉运行时,内壁温度达100~250℃的条件下的腐蚀产物就属于这种情况。

         在中温有氧化情况下,锅炉的腐蚀为氧的去极化腐蚀。阳极、阴极反应及总的腐蚀反应如下:

阳极区  FeFe2++2e

阴极区O2+2 H2o+2e4OH-

          Fe2++2 OH-Fe(OH)2(二次过程)

          4 Fe(OH)2+ O2+2 H2o4 Fe(OH)3(进一步氧化)

          2 Fe(OH)3Fe3O4+4H2o(再转化)

总反应3Fe+2O2 Fe3O4

中温有氧情况下,最终生成的腐蚀产物是很疏松的Fe3O4,容易脱落,无保护作用,基体金属可以进一步发生腐蚀,这是锅炉运行的不利条件。

对中性水来说,在常温下,氧气是引起钢铁电化学腐蚀的唯一的去极化剂。但在中温无氧情况下,水本身可电离生成H+:

H2o H++ OH-

H+作为去极化剂而腐蚀钢铁。其反应如下:

阳极区  FeFe2++2e

阴极区2 H++2eH2

          Fe2++2 OH-Fe(OH)2(二次过程)

          3Fe(OH)2+2H2o(进一步转化)

          2 Fe(OH)3Fe3O4+4H2o(再转化)

总反应3Fe+4H2o Fe3O4+4 H2

    在中温无氧情况下,按上述历程生成的最终腐蚀产物虽然也是Fe3O4,但它比较致密。它牢固附着在碳钢表面,起到了很好的保护作用,尽管不厚,却能防止金属进一步腐蚀,这就是锅炉运行的有利条件。所以对大型锅炉用水,常要求进行脱氧处理,使溶氧量降到0.05~0.1ppm。

致密的Fe3O4锈垢的导热系数为1.2~2.3w/m·k,碳钢的导热系数为46.5~52.3 w/m·k。

铁锈在酸液中的溶解

 以Fe2O3为主要成分的、含有Fe3O4等化合物的铁锈,属碱性化合物。所以它在酸液中就会通过与H+离子作用,发生中和反应而溶解。其反应式如下:

Fe2O3+6 H+Fe3++3 H2o

Fe3O4+8 H+Fe3++ Fe2++4H2o

       理论研究和生产实践证明,在相同酸度下,不同种类的酸对铁锈的溶解速度差异是很大的。这说明酸根对铁锈的溶解也有一定的影响。在有些情况下,这种影响是相当大的。简要的说,酸根通过下面两种作用影响铁锈的溶解速度:

     (1)活化铁锈,加速溶解;

      (2)生成低溶解度的盐,降低溶解速度。

       铁锈在盐酸和氢氟酸中的溶解速度较快,这与CL-离子和F-离子能活化铁锈及其铁盐的溶解度高有关。特别是F-离子,活化铁锈的作用很强,所以,铁锈在氢氟酸中的溶解度明显的大些。但是上述两种酸易挥发,浓度不宜挥发,浓度不宜太高。铁锈在硫酸中的溶解速度较慢,这与它产生的三价铁盐Fe2(SO43的溶解度小有关。升高温度可增大Fe2(SO43的溶解度,使铁锈的溶解速度明显加快。

      在高压锅炉的水冷壁管上生成的铁锈,是以Fe3O4为主,碱性较弱、含有磷酸盐、结垢致密而稳定的物质。它是在温度较高和高压无氧的情况下生成的,呈棕红色,与普通铁锈有显著差异。这种铁垢不溶于盐酸,还需添加适量的硝酸才能使他溶解。加热可促进这种铁垢的溶解。添加硝酸的作用,有可能与NO3-的氧化性有关,NO3-通过把Fe3O4氧化成Fe2O3,使锈垢结垢疏松,同时碱性提高,以利用H+离子与绣垢发生中和反应而溶解。

 

 

 

         

 

 

 

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