上世纪70年代末，当我住在德克萨斯州时，我在一家大型机械、电气和管道工程公司(MEP)担任管道设计制图员。在德克萨斯州的一次管道行业协会会议上，我遇到了约翰·h·菲茨杰拉德三世，他是一位来自纽约布鲁克林的腐蚀工程师，毕业于耶鲁大学工程学院。

他与一家大型腐蚀咨询公司合作，研究德克萨斯州和美国各地的石化、工业和地下公用事业的腐蚀项目。万博手机版登录本官网几个月后，约翰让我帮助他准备一些标准的细节图和笔记，他想在他的工作中使用。

当时，许多地下储油罐和管道都是钢制的。他们需要镁阳极(与铜线和热焊连接)的阴极保护形式的腐蚀保护，这将允许较低的金属(镁)腐蚀，以保护钢罐。

我们一起工作时，约翰指导我。他教我腐蚀细胞、电化学反应、金属的电动势(电偶)系列、电动势、阳极和阴极。他还教我常见的腐蚀形式，如:电腐蚀、点蚀腐蚀、均匀腐蚀、集中腐蚀、冲击腐蚀、应力裂纹腐蚀、选择性腐蚀和不同环境土壤条件腐蚀
腐蚀。

电偶腐蚀是由连接在腐蚀槽中的不同金属引起的(图1)。John说，在不同金属管道系统的连接点指定和使用介质接头或介质水道是很重要的。当时，很少有人谈论微生物诱导腐蚀(MIC)。然而，从那时起，人们对MIC进行了大量的研究，尤其是在消防系统方面。

我们讨论了杂散电流，它也会导致腐蚀，以及保护电流，后者是有意诱导电流，以控制地下结构中的腐蚀。约翰参与了底特律的一个项目，电车电气化轨道产生的杂散电流导致地下公用管道、阀门、水箱和其他地下钢结构过度腐蚀。

约翰教我如何用法拉第定律计算腐蚀/氧化还原速率。随着时间的推移，腐蚀速率可用于根据原始壁厚、电流壁厚和材料损耗来确定金属结构的预期寿命。

他还教我欧姆定律，即腐蚀槽中两种金属之间流动的电流与电压成正比，与电阻成反比。电阻取决于几个因素，并随着腐蚀槽中电解质或导电湿土等因素的变化而增加或减少腐蚀速率。

我了解了水的pH值、酸度、氧含量和氧化。我了解到，在水管中使用磷酸盐和硅酸钠等化学物质，在内墙形成一层膜，可以保护铸铁或球墨铸铁管免受水的伤害。我们还谈到了这是如何保护水不被金属(铜、铁、铅、锌、锡等)溶解在水中的。

我的腐蚀教育

钝化是一种添加化学物质使水保持在pH值略高于7.0的管道内的过程，以覆盖旧铸铁或球墨铸铁水管的内部。另一种方法是用环氧树脂或其他耐腐蚀材料涂敷管道。

需要注意的是，一些水处理顾问会在建筑水系统中添加硅酸钠，这会在水管内部形成一层涂层，用于冷凝器水、加热水、冷冻水系统，在某些情况下还会用于生活用水系统。在向生活用水系统中添加化学物质时，应非常谨慎，以免由于积聚的水垢堵塞移动部件而导致系统故障。混合阀、过滤器、隔离阀或平衡阀的运动部件上可能会堆积层，导致无法操作。

水玻璃或磷酸盐层也会堆积在受热面上，造成传热效率的显著损失。添加硅酸钠或磷酸盐可能会触发需要遵守在州一级的许可和定期测试，以满足安全饮用水法案的要求。

我们谈到了仍在开发中的外部管道涂层系统。当时的现场应用涂料大多是煤焦油或沥青涂料，工业正在转向现场应用的搪瓷和环氧树脂，工厂应用的涂料，以及热熔粘合环氧树脂或粉末粘合环氧树脂，用于修补金属管涂层的刮痕，涂层和接头的划痕或假期(针孔)。

除了涂料之外，还可以选择与应用兼容的塑料管和其他材料。约翰和我都参与了有关酸性土壤腐蚀的项目。万博手机版登录本官网我们都曾在一个主要机场工作过，那里的土壤具有腐蚀性，任何暴露在地下的金属都会迅速被腐蚀。

John总是告诉我，为了防止腐蚀，首先要考虑的应该是选择不会腐蚀的材料。然而，如果应用或设计需要钢材或其他金属管道材料(如液体燃料)，那么涂料应选择与管道周围潮湿的土壤或环境兼容的涂料，以最大限度地减少腐蚀。

我们讨论过升高的温度会加速腐蚀的影响，但我们从来没有讨论过水流速度以及速度和侵蚀的影响。在大型球墨铸铁水管中，流速和侵蚀不是问题。

案例研究:循环泵侵蚀

20世纪90年代，约翰和我在美国管道工程师协会(ASPE)东密歇根分会的一次会议上再次相遇;我是分会主席。我邀请约翰在我们当地的分会会议上谈论腐蚀，他叫我讨论芝加哥一栋高层公寓楼里的一个令人费解的案例。

他给我看了一个锈蚀的泵叶轮，并说锈蚀似乎只发生在循环泵中。泵的叶轮不停地更换;几周之内，叶轮几乎被腐蚀殆尽。

“这是最奇怪的事情，但管道、阀门和泵体都没问题，”他说，并补充说，高层建筑的热水循环系统也出现了问题。维修人员一直在用越来越大的泵替换小的循环泵，但设备的热水温度几乎没有改善。

当系统不平衡时，我经常看到维修人员安装更大的泵来尝试使循环。在许多情况下，他们使用铸铁结构的大型泵，用于加热热水系统。(图2展示了一种常见的热水再循环系统，在地下室的机械室中安装了较大的泵，试图解决系统顶部的空气滞留问题。)

看着叶轮，我说:“我想我知道是什么问题了，但我想再问几个问题来确定一下。”

我了解到，叶轮来自12层大楼顶层机械室的循环泵。热水器在顶楼的机械室，热水总管从下到一层的天花板，热水总管沿着走廊分布，然后在大楼里每个浴室和厨房区域后面的垂直立管中向上。热水管道在顶楼天花板上方终止，进入穿过顶楼到热水器的热水回水管道(图3)。

“问题似乎不是腐蚀问题;这是一个空气问题，会造成泵内的汽蚀和循环泵叶轮的腐蚀。”

侵蚀和腐蚀

约翰和我讨论了腐蚀和侵蚀的区别。我们讨论了铜开发协会对铜管中最大流速的建议，以及铜和铜合金(如该泵中的黄铜叶轮)的流速侵蚀是如何发生的。

我解释说，分配管道中的空气会在系统的高点收集。当叶轮以每分钟数千转(rpm)的速度旋转时，空气会被卷入叶轮的眼内。气泡迅速坍塌膨胀(汽蚀)泵，破坏泵叶轮。这就是为什么在这种情况下，腐蚀只发生在泵叶轮上。

热水循环泵通常是小的，分数马力的青铜泵(主要是铜)，容易受到侵蚀，特别是如果有汽蚀。根据泵的选择，泵的转速约为1750转/分。

我解释说，一个典型的小圆周的叶轮，每旋转一次，其外缘就会移动一个圆周的距离。这意味着典型的小型叶轮外缘的速度将在10到30英尺/秒(fps)之间，这取决于所选泵的转速和叶轮的尺寸。

然而，更大的泵的转速可以达到3600。在这栋建筑里，水泵的叶轮直径为6英寸，周长约为18.8英寸。较大的泵在高温热水中的叶轮速度约为45 ~ 90 fps。这个速度加上空气问题，很可能会在短时间内造成叶轮的空化和腐蚀。

家用热水Vs.供暖热水

我们谈到了生活热水(DHW)和加热热水系统之间的区别。DHW系统是开放式的，加热热水系统是封闭式的，有空气消除器。

DHW系统在加热时，会产生微小的气泡，这些气泡会在分配管道中聚集成更大的气泡;大气泡上升到热水管的顶部。在一些管道布局和立管中，立管顶部的空气收集会对气流造成限制。在高层公寓和酒店尤其如此，这些地方的管道分配管道通常是垂直的，水流必须在某个点向下。

当DHW回水系统在管道中有一个高点时，气泡会结合在一起，使热水回水管道中形成一个大的气穴。当小型循环器位于较低楼层时，气穴会阻流并停止循环。当泵位于建筑物顶部时，空气会被吸入或进入循环泵叶轮的眼内，引起汽蚀。

当热水回流在顶层收集时，空气会到达管道中的一个高点，通常是在热水回流管道下降到循环泵之前。较小的泵会看到流量下降，一个大的气泡可以阻止流量。大型泵可能会将空气吸入泵叶轮眼内，造成泵内汽蚀。

听了我的解释，约翰退后一步问道:“那就是说这不是腐蚀问题?”

“这是侵蚀问题，不是腐蚀问题，”我回答。

“学生变成了老师，”他说。

在与维修人员的后续讨论中，我们了解到有热水循环的问题，并且有“太长时间得不到热水”或者“没有热水”的抱怨，在空气收集后会导致循环泵停止泵送。

维修人员认为解决办法是安装一个更大的循环泵，当这个泵不起作用时，他安装了一个更大、转速更高的泵。尽管有了更大的泵，但在几周内，崭新的青铜叶轮就被腐蚀掉了。

我给了维修人员一些建议的解决方案。当热水回流管位于系统的顶部时，垂直立管应该有一个延伸部分来收集空气，回流分支侧向离开。任何积聚的气泡应上升到自动排气阀或管道装置上，离开立管或高点，排出任何积聚的空气。

当顶部的固定装置被打开时，气泡就会进入房间。我建议他重新安装原来的小泵，然后做以下其中之一:

1.在高点安装一个排气阀(图4);

2.将热水回流管线从顶楼以下楼层立管上的发球口引出。通过这种安排，空气将继续向上到上面的管道装置，并在使用时排出空气(图5);或

3.从机械室的热水回流立管顶部升起。将分支分支布置到下面的固定装置上，如厨房水槽或浴缸，这些装置经常使用，可以在热水回水管到达热水回水泵之前将空气排出。

约翰后来告诉我，我的一个建议被采纳了，它解决了这个问题。

想起约翰

约翰受雇于腐蚀领域的几家知名公司，包括Corrpro Cos。他被聘为腐蚀工程师。后来，在位于底特律的子公司PSG腐蚀工程公司，他成为了一名腐蚀专家。我知道他还经营着自己的腐蚀咨询公司。

他曾在材料性能的杂志担任美国国家腐蚀工程师协会(NACE)国际主席15年。

NACE是一个在30个国家拥有约35,000名成员的组织，是全球公认的腐蚀控制解决方案权威机构之一。该组织提供技术培训和认证计划、会议、行业标准、报告、出版物、技术期刊和政府关系活动。约翰被任命为NACE的研究员，NACE奖就是以他的名字命名的。

约翰是行业会议和NACE国际研讨会和会议的定期演讲者、作者和讲师，我知道他在普渡大学教授一些课程。他是全国知名的腐蚀专家。

我相信所有认识约翰的人，包括我，都会深深地怀念他。他是我的腐蚀专家。由于约翰的贡献和热情，以及他对他所遇到的人的教育，腐蚀工程领域今天取得了很大的进步。他的教诲在他的著作中，在他的学生和同事的记忆中，在本专栏的读者中继续流传。

谨以此纪念约翰·菲茨杰拉德三世。