循环水系统中的镀锌塔腐蚀控制指南（三）
原创 童银银
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系统启动 -- 日常运维 – 停机
三个阶段的控制要点
锌的电极电位较低，属于活性较高的金属，其主要通过在表面形成致密的钝化层来保护基底，降低腐蚀速率，且作为两性金属，偏高或偏低的pH值都会破坏钝化膜而加速腐蚀的发生。 除了pH值外，水中的可溶性离子也会影响锌的腐蚀：
● 低硬度 的水对锌具有更强的腐蚀性；
● 碱度 除了与pH值关联外，也会参与钝化膜的形成，适当浓度的碱度能有效抑制锌的腐蚀，过高的碱度会提升pH而增加水质对锌的腐蚀性；
● 氯离子、硫酸根 会促进镀锌腐蚀，氯离子的影响会更大一些；
● 0.1ppm的 铜离子 就会促进锌层表面形成电偶腐蚀；
由于目前并没有针对锌腐蚀的优良缓蚀剂，当系统投入使用后， 循环水的水质控制以及运行维护对镀锌冷却塔的腐蚀控制就至关重要了。根据循环水运行的工况，可分成启动、日常运维以及停机等三种阶段，每个阶段都有需要注意的控制指标以及注意事项。
系统启动阶段
系统启动阶段是白锈最容易发生的阶段，良好的启动过程将为后期的运行维护以及延缓镀锌材质的白锈打下良好的基础。
系统启动前或初期，应对镀锌材质进行必要的钝化预膜操作。与常规系统类似，钝化预膜操作能有效降低金属表面活性，避免系统初期的快速腐蚀。 与碳钢类材质不同的是，镀锌材质的钝化预膜过程对水质及系统运行情况的要求更为严格：
01
建议钝化、预膜在冷态或低负荷条件下进行。钝化结束向日常运维切换过程中以及切换早期，建议逐渐提升热负荷。
02
控制水质pH值在6.5-8.0之间，保持>50ppm的钙硬（以CaCO3计）。当使用次氯酸钠类氧化型杀菌剂时，应控制每次投加的浓度，建议余氯控制在0.5ppm（以Cl2计）以内。建议采取长时间缓慢投加而非冲击性大量投加以避免高浓度余氯对锌层的冲击。也可投加非氧化性杀菌剂来降低次氯酸钠的使用量。
03
磷酸盐目前仍旧是镀锌材质最为合适的钝化药剂，维持合适的磷酸盐以及钝化时间，能有效帮助锌层表面的钝化。系统有铜材质时，需要添加铜缓蚀剂来避免铜离子在锌层表面引起的电偶腐蚀。与碳钢材质不同的是，锌层的钝化往往需要更长的时间，良好的钝化操作需要几周以上的时间。在此期间需要尽可能维持冷态或较低负荷运行，或采取逐渐缓慢提升负荷方式运行。
04
在系统内投加化学药剂时，尽可能远离镀锌材质以降低对锌层的冲击性腐蚀。很多化学药剂酸性或碱性都较强，药剂在系统内分散混匀之前，会产生局部较为苛刻的水质环境，比如低pH值或高pH，这些局部苛刻的水质环境对锌的腐蚀性也较强。
05
做好系统监测。可以通过肉眼观察，拍照或者挂腐蚀挂片的方式监测钝化预膜的操作。当然在系统钝化预膜前，应对系统镀锌层进行必要的检查，排除或修复贮存期间发生的腐蚀或破损问题。可以选择几个不同位点，通过定期拍照记录的方式监测钝化过程。
日常运维阶段
一旦系统预膜结束，就要逐步切换到日常运维阶段。虽然钝化预膜打下了良好的基础，但日常水质仍需要严格控制。
1
维持合适的水质控制范围，建议：
a)pH 最优7-8.3, 不应超过9.0；
b)钙硬>50ppm（以CaCO3计）
c)碱度100-300ppm（以CaCO3计）
d)氯离子<250ppm (以Cl计)，硫酸根<250ppm (以SO4计)
e)余氯<0.5ppm (以Cl2计)
系统钝化预膜结束切换到运维阶段的早期，应逐渐提升热负荷，以降低浓缩倍数提升的速度和pH提升的速度。当系统水质碱度、pH较高时，可通过加酸或者对补水进行必要的预处理等方式降低系统水质pH。维持次氯酸钠长时间平稳的投加而非短时间冲击性高浓度投加。
2
避免高浓度药剂与锌层直接接触。
加药点（缓蚀阻垢剂、杀菌剂、酸、碱等）附近区域在加药过程中往往都具有较高的药剂浓度，水质条件相对苛刻，对锌层的腐蚀性也较高。禁止将固体药剂直接放置在锌层表面。维持合适的水处理药剂浓度，过高或过低的药剂浓度都会影响锌层的腐蚀控制。
3
做好系统监测。
可以通过肉眼观察，拍照或者挂腐蚀挂片的方式监测锌层腐蚀。
当系统开始出现镀锌腐蚀，应及时排查原因并优化处理方案和水质控制指标，尽可能将腐蚀控制在轻微状态。若长时间维持在较高pH运行，并发现锌层腐蚀控制开始恶化，应适当调控水质来缓解，可采取降低浓缩倍数或加酸等操作。当系统出现较为严重的腐蚀时，应对腐蚀区域进行修复、钝化后再投入使用。
系统停机阶段
停机状态的腐蚀是最难控制的，药剂和腐蚀产物扩散都受到限制，微生物的滋生会进一步恶化腐蚀控制。具体停机状态的整体操作可参见循诺环保公众号文章**《 数据中心循环水系统低负荷运行及停机操作要点》**。对镀锌材质需要注意：
01
停机期间，有条件排空的，尽量排空镀锌塔内的水，这可保持镀锌塔在停机期间表面处于干燥状态。
02
若无条件排空，则需维持合适的水质，水质范围与运维控制范围一致。
03
定期需要启动循环泵让系统内水循环，并根据水质情况置换部分水质，补充杀菌剂和缓蚀阻垢剂。
04
长时间停机再启动，应对系统做必要的清洗预膜操作。
总的来说，循环水的水质控制直接影响镀锌材质的腐蚀控制，在启动阶段、日常运维阶段以及停机阶段都需要维持合适的水质条件（表1）
指标
控制范围
钝化pH
6.5-8.0
钝化时间
4-8周
运行pH
7.0-8.3（最优）
7.0-9.0
钙硬 (以CaCO3计)
50ppm
碱度(以CaCO3计)
100-300ppm
氯离子(以Cl计)
<250ppm
硫酸根(以SO4计)
<250ppm
余氯(以Cl2计)
<0.5ppm
镀锌层的修复
当锌层表面有明显的腐蚀白锈时，应对白锈进行清除并进行修复。在此之前应当判断表面的白色/灰色沉积物是不是由于锌层腐蚀产生的白锈，因为在循环水系统中，结垢或者沉积也会在金属表面形成一层白色/灰色物质。可对垢样进行必要的成分分析或者揭开垢样观察底部金属的腐蚀状态来确定垢样的来源。对中小尺寸的白锈，一般可通过硬的鬃毛刷去除。对较大尺寸或大面积的白锈，可以通过一些具有络合能力的酸性清洗剂清洗，但应注意用化学药剂清洗后要用水进行充分的冲洗，以避免残留的化学品对镀锌层以及基底的腐蚀。对一些老系统表面形成的较为致密的白锈，应谨慎判断是否需要去除。一方面这些白锈可能已为下面金属基底提供良好的保护作用；另外，白锈下也可能严重腐蚀、甚至穿孔，需要全面排查后做出判断并做好相应的修复准备。
镀锌层的修复有热喷涂锌，涂敷富锌漆，融敷锌合金等方法，修复前还应对待修复表面进行必要的打磨及清洗处理，具体修复操作可参考GB13912，GB9793和ASTM A780等相关标准或咨询设备厂家。修复后应对修复区域进行检查，确保修复层的完整以及和周边区域的紧密贴合，避免贴合不严引起渗漏及诱导的局部腐蚀问题。
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