緩蝕阻垢劑的加藥濃度對冷凍鹽水腐蝕率的影響
發布時間:2016/04/14 來源:admin 點擊次數:次 【字體:大 中 小】
緩蝕阻垢劑的加藥濃度對冷凍鹽水腐蝕率的影響
李 玲1,楊秀梅1,薛 超1,王秀琴2
(1.安徽省藍天能源環??萍加邢薰?/span>, 安徽 合肥 231603;2.合肥工業大學先進能源技術與裝備研究院,安徽 合肥 230009)
摘 要:A企業現場冷凍鹽水的系統整體呈酸性,腐蝕已非常嚴重。本文利用堿性藥劑AH-201將冷凍鹽水調至弱堿性后,運用旋轉掛片失重法實驗來評價加入緩蝕阻垢劑AH-902的含量對冷凍鹽水系統的緩蝕性能,從而尋找出最佳的緩蝕配方。
The effect of corrosion inhibitor and Scale concentration on freezing brine corrosion rate
LI Ling,YANG Xiu-mei,XUE Chao,WANG Xiu-qin
(Anhui lantian energy environmental protection technology co., LTD,Anhui 231603,China)
Abstract:The freezing brine system of A company is acidity, seriously corroded .This article uses alkaline reagents AH-201 to tune freezing brine to weak alkaline,then through rotating bolt experiment to evaluate the concentration of corrosion inhibitor and scale AH-902 effects on freezing brine corrosion rate, then to find out a best formulation.
Key words:freezing brine,corrosion inhibitor,Hydrolized polymaleic anhydride ,zinc salt,corrosion rate
1 簡介
A企業股份有限公司雙乙烯酮車間以21%的氯化鈣作為制冷劑,冷凍溫度約-15℃。冷凍鹽水輸送管道材質主要為碳鋼,最初配置的工業氯化鈣的pH為8-9,在系統中運行一段時間后降至4-5,整個系統呈酸性,且呈血紅色,伴有刺激性氣味。為緩解繼續腐蝕,在不更換冷凍鹽水的前提下,選擇加入安徽省藍天能源環??萍加邢薰镜木徫g阻垢劑AH-902來進行緩蝕調節,另外利用堿性藥劑AH-201將整個系統的pH值緩慢提升至弱堿性,同時將鐵等雜質去除。
實驗中用到的鋅鹽是沉淀型的緩蝕劑,可在腐蝕電池的陰極高電位區快速沉積形成保護膜,但厚度不均,且不牢固,容易產生局部腐蝕,所以單獨使用不理想[[1]]。而聚馬來酸酐(HPMA)具有很好的分散功能[[2]],可以使得鋅鹽得到良好的分散性,從而在金屬表面形成厚度較為均一的保護膜,提高緩蝕作用。與此同時水解聚馬來酸酐還具有優良的阻垢性能,降低管道內的結垢,提高散熱效果,減少垢下腐蝕。不僅如此,它還與其他藥劑有良好的配伍性等優點,非常適合在高硬度、高堿度、高溫度、高pH 值等苛刻條件下使用,其性能遠遠優于同類產品,并且不含磷,無毒,不對環境造成污染,綠色環保,在工業循環水處理領域具有良好的應用前景。本實驗中總使用的緩蝕阻垢劑AH-902將鋅鹽和高分子量的水解聚馬來酸酐很好的結合在一起。
2 實驗材料和儀器
實驗材料:A3碳鋼(I型);
實驗用水:A企業現場冷凍鹽水;
實驗藥品:AH-201(去除鐵等雜質的堿性藥劑),緩蝕阻垢藥劑AH-902(含一定比例的鋅鹽和水解聚馬來酸酐等);
實驗儀器:pH計(S-3C數字式酸度計),ZJ 型浸漬腐蝕試驗儀;機械攪拌器(JJ-1精密增力電動攪拌器) ,電子天平;
3 緩蝕實驗方案與結果分析
實驗采用常溫下旋轉掛片失重法進行緩蝕性能測定,旋轉速度80r/min,時間72小時;在弱堿性條件下改變AH-902藥劑濃度分析對腐蝕率的影響,尋找出最佳的加藥濃度配方。
3.1 緩蝕阻垢劑AH-902含量對抗腐蝕性能的影響
用AH-201溶液將淺冷冷凍鹽水pH值調至7-9,只考慮阻垢緩蝕劑AH-902的加藥濃度對冷凍鹽水抗腐蝕效果的影響,平行實驗3次,取平均值結果見表1:
表1 旋轉掛片失重法緩蝕實驗結果
編號 | AH-902含量 | 試片平均失重/g | 腐蝕速率mm/a | 緩蝕率% |
HS-1 | 0 | 0.0801 | 0.4432 | 0.00 |
HS-2 | 0.30% | 0.0473 | 0.2617 | 40.95 |
HS-3 | 0.60% | 0.0277 | 0.1534 | 65.39 |
HS-4 | 0.90% | 0.0155 | 0.0856 | 80.69 |
HS-5 | 1.20% | 0.0079 | 0.0438 | 90.12 |
HS-6 | 1.50% | 0.0050 | 0.0276 | 93.77 |
HS-7 | 1.80% | 0.0042 | 0.0234 | 94.72 |
由上表可以看出,隨著加藥濃度從0增加到1.8%時,腐蝕率逐漸下降,并在濃度為1.8%時達到最低值,說明HPMA在該范圍內濃度越大分散性能越好,緩蝕效果也越來越好,從緩蝕率來看,均在40%以上,尤其在AH-902濃度大于1.2%后,腐蝕率均小于0.075mm/a達到國家標準,緩蝕率達到了90%以上,可見含有聚馬來酸酐和鋅鹽的緩蝕阻垢劑AH-902具有優異的緩蝕效果。
由配制冷凍鹽水可以看出溶液呈弱堿性時緩蝕效果最好,在用AH-201溶液對A企業現場冷凍鹽水調節pH值時出現大量沉淀,因此建議緩慢分批加入AH-201,產生沉淀后,每兩天沉降分離一批冷凍鹽水,上清液回用,下層沉淀去除以維持系統的穩定。經過濾后測得鈣鐵等離子含量如表2:
表2 A冷凍鹽水(淺冷)水質pH調整前后Ca、Fe含量對比分析
指標 | pH | Ca /g.L-1 | Fe/g.L-1 |
處理前 | 4.11 | 83.2 | 5.980 |
處理后 | 7.59 | 72.50 | 0.074 |
由表中可以看出加入AH-201,調整pH值至弱堿性,經過濾后得到溶液上清液中鈣含量基本不變,但鐵的含量卻大幅度降低。即AH-201的加入將原溶液中大量的鐵以沉淀方式去除。根據碳鋼在自來水中的電化學腐蝕主要是氧的去極化[[3]] ,其反應式為:
陽極: Fe→Fe2++2e
陰極: O2 +2H2O+4e→4OH-
陽極溶解的鐵離子與氫氧根和氧氣分子生成紅色鐵銹,并附著在基層表面,從而形成銹垢,在銹垢下會出現局部腐蝕,再有大小陰極以及孔蝕自催化形成設備穿孔 [[4]]。可推測鐵含量的減少對降低腐蝕率有一定的作用。
為了驗證鐵離子含量對腐蝕率的影響,我們設計了相應的緩蝕實驗,使用堿性藥劑AH-201溶液將A企業現場冷凍鹽水的pH值調至弱堿性,加入1.5%的AH-902,經過濾去沉淀。平行實驗3次取平均值,結果見表3 。
表3 去沉淀后旋轉掛片失重法緩蝕實驗結果
編號 | AH-902含量 | 試片平均失重/g | 腐蝕率(mm/a) | 緩蝕率% |
HS-8 | 0 | 0.0733 | 0.4057 | 0.00 |
HS-9 | 0.30% | 0.0436 | 0.2412 | 40.55 |
HS-10 | 0.60% | 0.0254 | 0.1408 | 65.29 |
HS-11 | 0.90% | 0.0132 | 0.0729 | 82.03 |
HS-12 | 1.20% | 0.0072 | 0.0401 | 90.12 |
HS-13 | 1.50% | 0.0042 | 0.0230 | 94.33 |
HS-14 | 1.80% | 0.0040 | 0.0219 | 94.60 |
由以上實驗結果可以看出 HS-14的緩蝕效果最好,即在pH值為弱堿性是時,加藥AH-902濃度為1.5%,并將沉淀過濾此時得到的腐蝕率最低,且達到國家標準。
圖1 弱堿性下不同AH-902濃度未過濾組與過濾組腐蝕率的比較
我們將同等條件下過濾前后的腐蝕率作對比如圖1,從圖中可以看出過濾組的腐蝕率均低于為過濾組,且兩組趨勢類似,腐蝕率均先隨著加入AH-902用量升高為降低,在濃度為1.8%時達到最低值。且腐蝕率的差值是隨著加入藥劑含量的增加而減小,并在藥劑含量大于等于1.2%時,過濾前后的腐蝕率基本相同。也就是說此時過濾對腐蝕率的大小幾乎無影響。
4 結論
綜合所述可得出腐蝕率均先隨著加入AH-902用量升高為降低,在濃度為1.8%時達到最低值,但出于經濟方面的考慮,建議選擇加入藥劑含量為1.5%,也可達到很好的緩蝕效果。沉淀的過濾可以在一定程度上降低腐蝕率,但當加入緩蝕劑的含量大于等于1.2%時,對腐蝕率的影響可以忽略。但仍然建議在冷凍鹽水區域安裝沉降池,定期沉降過濾維持系統穩定。
參考文獻:
[[1]]周曉東,王衛,王鳳英.工業緩蝕阻垢劑的應用研究進展[J].腐蝕與防護,2004,4(25):153-154
[[2]]馬瑞廷,姜承志,丁保宏.水解聚馬來酸酐緩蝕分散性能的研究[J].腐蝕科學與防護技術,2004, 2(16):88
[[3]]曹楚南.腐蝕電化學[M] .北京:化學工業出版社,1994.
[[4]]于建輝,彭喬,崔元成.膦羧酸型緩蝕阻垢劑的緩蝕行為研究[J].材料保護,2004,7(37):43