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缓蚀阻垢剂的加药浓度对冷冻盐水腐蚀率的影响

发布时间:2016/04/14 来源:admin 点击次数: 【字体:

缓蚀阻垢剂的加药浓度对冷冻盐水腐蚀率的影响

李 玲1,杨秀梅1,薛 超1,王秀琴2

1.安徽省伟易博官网能源环保科技有限公司, 安徽  合肥  2316032.合肥工业大学先进能源技术与装备研究院,安徽  合肥   230009

  A企业现场冷冻盐水的系统整体呈酸性,腐蚀已非常严重。本文利用碱性药剂AH-201将冷冻盐水调至弱碱性后,运用旋转挂片失重法实验来评价加入缓蚀阻垢剂AH-902的含量对冷冻盐水系统的缓蚀性能,从而寻找出最佳的缓蚀配方。

关键词:冷冻盐水 缓蚀剂 水解聚马来酸酐 锌盐 腐蚀率

The effect of corrosion inhibitor and Scale concentration on freezing brine corrosion rate

LI LingYANG Xiu-meiXUE ChaoWANG Xiu-qin

Anhui lantian energy environmental protection technology co., LTDAnhui 231603China

AbstractThe freezing brine system of A company is acidity, seriously corroded .This article uses alkaline reagents AH-201 to tune freezing brine to weak alkalinethen through rotating bolt experiment to evalsuate the concentration of corrosion inhibitor and scale AH-902 effects on freezing brine corrosion rate, then to find out a best formulation.

Key wordsfreezing brinecorrosion inhibitorHydrolized polymaleic anhydride zinc saltcorrosion rate

1 简介

A企业股份有限公司双乙烯酮车间以21%的氯化钙作为制冷剂,冷冻温度约-15。冷冻盐水输送管道材质主要为碳钢,最初配置的工业氯化钙的pH8-9,在系统中运行一段时间后降至4-5,整个系统呈酸性,且呈血红色,伴有刺激性气味。为缓解继续腐蚀,在不更换冷冻盐水的前提下,选择加入安徽省伟易博官网能源环保科技有限公司的缓蚀阻垢剂AH-902来进行缓蚀调节,另外利用碱性药剂AH-201将整个系统的pH值缓慢提升至弱碱性,同时将铁等杂质去除。

实验中用到的锌盐是沉淀型的缓蚀剂,可在腐蚀电池的阴极高电位区快速沉积形成保护膜,但厚度不均,且不牢固,容易产生局部腐蚀,所以单独使用不理想[[1]]。而聚马来酸酐(HPMA)具有很好的分散功能[[2]],可以使得锌盐得到良好的分散性,从而在金属表面形成厚度较为均一的保护膜,提高缓蚀作用。与此同时水解聚马来酸酐还具有优良的阻垢性能,降低管道内的结垢,提高散热效果,减少垢下腐蚀。不仅如此,它还与其他药剂有良好的配伍性等优点,非常适合在高硬度、高碱度、高温度、高pH 值等苛刻条件下使用,其性能远远优于同类产品,并且不含磷,无毒,不对环境造成污染,绿色环保,在工业循环水处理领域具有良好的应用前景。本实验中总使用的缓蚀阻垢剂AH-902将锌盐和高分子量的水解聚马来酸酐很好的结合在一起。

2 实验材料和仪器

实验材料:A3碳钢(I)

实验用水:A企业现场冷冻盐水;

实验药品:AH-201(去除铁等杂质的碱性药剂),缓蚀阻垢药剂AH-902(含一定比例的锌盐和水解聚马来酸酐等)

实验仪器:pH(S-3C数字式酸度计)ZJ 型浸渍腐蚀试验仪;机械搅拌器(JJ-1精密增力电动搅拌器) ,电子天平;

3 缓蚀实验方案与结果分析

 实验采用常温下旋转挂片失重法进行缓蚀性能测定,旋转速度80r/min,时间72小时;在弱碱性条件下改变AH-902药剂浓度分析对腐蚀率的影响,寻找出最佳的加药浓度配方。

3.1  缓蚀阻垢剂AH-902含量对抗腐蚀性能的影响

AH-201溶液将浅冷冷冻盐水pH值调至7-9,只考虑阻垢缓蚀剂AH-902的加药浓度对冷冻盐水抗腐蚀效果的影响,平行实验3次,取平均值结果见表1

1 旋转挂片失重法缓蚀实验结果

编号

AH-902含量

试片平均失重/g

腐蚀速率mm/a

缓蚀率%

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,随着加药浓度从0增加到1.8%时,腐蚀率逐渐下降,并在浓度为1.8%时达到最低值,说明HPMA在该范围内浓度越大分散性能越好,缓蚀效果也越来越好,从缓蚀率来看,均在40%以上,尤其在AH-902浓度大于1.2%后,腐蚀率均小于0.075mm/a达到国家标准,缓蚀率达到了90%以上,可见含有聚马来酸酐和锌盐的缓蚀阻垢剂AH-902具有优异的缓蚀效果

3.2 pH值对溶液中钙、铁离子含量的影响

由配制冷冻盐水可以看出溶液呈弱碱性时缓蚀效果最好,在用AH-201溶液对A企业现场冷冻盐水调节pH值时出现大量沉淀,因此建议缓慢分批加入AH-201,产生沉淀后,每两天沉降分离一批冷冻盐水,上清液回用,下层沉淀去除以维持系统的稳定。经过滤后测得钙铁等离子含量如表2

A冷冻盐水(浅冷)水质pH调整前后CaFe含量对比分析

指标

pH

Ca /g.L-1

Fe/g.L-1

处理前

4.11

83.2

5.980

处理后

7.59

72.50

0.074

由表可以看出加入AH-201,调整pH值至弱碱性,经过滤后得到溶液上清液中钙含量基本不变,但铁的含量却大幅度降低。即AH-201的加入将原溶液中大量的铁以沉淀方式去除。根据碳钢在自来水中的电化学腐蚀主要是氧的去极化[[3]] ,其反应式为:

阳极: Fe→Fe2++2e

阴极: O2 +2H2O+4e→4OH-

阳极溶解的铁离子与氢氧根和氧气分子生成红色铁锈,并附着在基层表面,从而形成锈垢,在锈垢下会出现局部腐蚀,再有大小阴极以及孔蚀自催化形成设备穿孔 [[4]]可推测铁含量的减少对降低腐蚀率有一定的作用。

3.3去除沉淀物后不同加药浓度对抗腐蚀性能的影响

为了验证铁离子含量对腐蚀率的影响,我们设计了相应的缓蚀实验,使用碱性药剂AH-201溶液将A企业现场冷冻盐水的pH值调至弱碱性,加入1.5%AH-902,经过滤去沉淀。平行实验3次取平均值,结果见表3

 

 

3 去沉淀后旋转挂片失重法缓蚀实验结果

编号

AH-902含量

试片平均失重/g

腐蚀率(mm/a

缓蚀率%

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

由以上实验结果可以看出 HS-14的缓蚀效果最好,即在pH值为弱碱性是时,加药AH-902浓度为1.5%,并将沉淀过滤此时得到的腐蚀率最低,且达到国家标准。

1 弱碱性下不同AH-902浓度未过滤组与过滤组腐蚀率的比较

我们将同等条件下过滤前后的腐蚀率作对比如图1,从图中可以看出过滤组的腐蚀率均低于为过滤组,且两组趋势类似,腐蚀率均先随着加入AH-902用量升高为降低,在浓度为1.8%时达到最低值。且腐蚀率的差值是随着加入药剂含量的增加而减小,并在药剂含量大于等于1.2%时,过滤前后的腐蚀率基本相同。也就是说此时过滤对腐蚀率的大小几乎无影响。

4 结论

综合所述可得出腐蚀率均先随着加入AH-902用量升高为降低,在浓度为1.8%时达到最低值,但出于经济方面的考虑,建议选择加入药剂含量为1.5%,也可达到很好的缓蚀效果。沉淀的过滤可以在一定程度上降低腐蚀率,但当加入缓蚀剂的含量大于等于1.2%时,对腐蚀率的影响可以忽略。但仍然建议在冷冻盐水区域安装沉降池,定期沉降过滤维持系统稳定。

参考文献:



[[1]]周晓东,王卫,王凤英.工业缓蚀阻垢剂的应用研究进展[J].腐蚀与防护,2004,4(25):153-154

[[2]]马瑞廷,姜承志,丁保宏.水解聚马来酸酐缓蚀分散性能的研究[J].腐蚀科学与防护技术,2004, 2(16):88

[[3]]曹楚南.腐蚀电化学[M] .北京:化学工业出版社,1994.

[[4]]于建辉,彭乔,崔元成.膦羧酸型缓蚀阻垢剂的缓蚀行为研究[J].材料保护,2004,7(37):43


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