袁新民,戴彥

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.湖南湘電試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長沙410007)

循環(huán)水緩蝕阻垢劑腐蝕性能評價

袁新民1,戴彥2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.湖南湘電試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長沙410007)

采用旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)、電化學(xué)測試等手段評價某緩蝕阻垢劑在濃縮倍率為2.5和3的火電廠循環(huán)水中的腐蝕性能。結(jié)果表明，該緩蝕阻垢劑對碳鋼只有在加入量大于或等于10mg/L下才具有緩蝕效果。電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果與旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)果相符。

緩蝕阻垢劑；循環(huán)冷卻水；腐蝕

1 前言

某電廠循環(huán)冷卻水采用二次循環(huán),實(shí)際運(yùn)行濃縮倍率為2.5倍,設(shè)2臺9 000m2的冷卻塔,循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水為資江河水,凝汽器管材為TP304不銹鋼,輸水管道為Q235碳鋼。運(yùn)行以來循環(huán)水管道的腐蝕問題較為突出。文章描述選用某緩蝕阻垢劑對該電廠的循環(huán)冷卻水進(jìn)行模擬試驗(yàn)情況,評價該緩蝕阻垢劑的緩蝕性能。該電廠源水的分析結(jié)果見表1。

2 試驗(yàn)要求

2.1 試驗(yàn)材料

根據(jù)對電廠的循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)測試結(jié)果,選用無水氯化鈣、氯化鎂和碳酸氫鈉分別溶于水配成模擬水進(jìn)行阻垢率測試。試驗(yàn)?zāi)M水按源水的5.0倍進(jìn)行配制 (即模擬水的硬度為10.00 mol/L,Ca2＋為171.85mg/L,Mg2＋為17.00mg/L；堿度為7.20 mmol/L)。溶液配制時藥品加入的先后順序?yàn)?氯化鈣、氯化鎂、緩蝕阻垢劑、碳酸氫鈉。

用燒杯取某電廠循環(huán)水的補(bǔ)充水,加入緩蝕阻垢劑,加入量分別為6 mg/L及10 mg/L,再放入45℃水浴鍋進(jìn)行蒸發(fā)濃縮2.5倍、3倍,制成腐蝕試驗(yàn)用水。腐蝕試驗(yàn)用水相關(guān)參數(shù)見表2。

腐蝕掛片采用的材料為Q235,TP304,HSn70－1A；試樣規(guī)格為50mm×25mm×2mm。制作好的腐蝕掛片用無水乙醇除去表面殘余油污,冷風(fēng)吹干后稱重。

電化學(xué)測試采用的材料為Q235,TP304,純銅(代替 HSn70-1A銅),將原材料加工成10 mm× 10mm×3 mm,一面用銅線焊接,另一面 (測試面)用240＃,600＃,1000＃金相砂紙逐級打磨至鏡面光亮,測試面之外的部位用環(huán)氧樹脂密封起來,待環(huán)氧樹脂固化后用無水乙醇除去測試面油污、冷風(fēng)吹干后備用。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在恒溫水浴鍋中進(jìn)行,在2 500 mL燒杯中加入配制好的2 000 mL水樣,并加入相應(yīng)濃度的水穩(wěn)劑,在45℃條件下保持24 h,冷卻至室溫,過濾后取水樣測定其硬度、堿度等,計(jì)算阻垢效率。

旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)按參考文獻(xiàn) 〔1〕的要求進(jìn)行。首先在燒杯中加入適量配制好的試驗(yàn)用水,然后將燒杯置于恒溫水浴試驗(yàn)裝置中,待溶液溫度達(dá)到45±1℃時掛入試片,試液體積與試片面積比為30 mL/cm2。啟動儀器,使試片按0.35±0.02m/s的線速度轉(zhuǎn)動,開始計(jì)時。為了保持溶液濃度恒定,每隔4 h補(bǔ)加1次除鹽水。試驗(yàn)結(jié)束后取出試片并觀察其表面形貌,除去試片表面銹蝕產(chǎn)物,烘干后稱重,計(jì)算腐蝕速率。

電化學(xué)測試儀器采用IM6ex電化學(xué)工作站,以飽和甘汞電極為參比電極,大面積鉑片作為輔助電極,待測金屬試樣為工作電極。極化測量采用塔菲爾外推法及線性計(jì)劃法,塔菲爾外推法電位測量范圍為相對開路電位±120mV,線性極化法電位測量范圍為相對開路電位±10 mV,掃描速率均為0.2 mV/s。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 靜態(tài)阻垢試驗(yàn)

阻垢效率計(jì)算結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出,該緩蝕阻垢劑其阻垢性能良好,在加藥量為10 mg/L其阻垢率為92.59%,表現(xiàn)出較好的阻垢性能；在30mg/L加藥量下阻垢率達(dá)到97.28%,阻垢性能明顯得到提高。

3.2 旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)

旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)束后,取出試片除去表面腐蝕產(chǎn)物后干燥稱重,其表面形貌如圖1所示。

通過試驗(yàn)觀察可以看出,無論濃縮倍率、加藥量大小,TP304在試驗(yàn)周期內(nèi)始終沒有發(fā)生腐蝕,表面光滑平整,呈現(xiàn)金屬光澤；HSn70-1A表面覆蓋一層藍(lán)紫色膜,濃縮倍率為2.5時形成的膜覆蓋面較濃縮倍率為3時的覆蓋面要廣,且顏色更深,但表面均未見明顯腐蝕坑；在加入6mg/L緩蝕阻垢劑試驗(yàn)中 Q235鋼表面則發(fā)生了嚴(yán)重的局部腐蝕,腐蝕產(chǎn)物呈棕紅色,疏松多孔；加入量為10 mg/L緩蝕阻垢劑試驗(yàn)中Q235鋼表面則在局部發(fā)生較明顯腐蝕,腐蝕產(chǎn)物呈棕紅色或暗紅色,腐蝕產(chǎn)物疏松。旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)要求〔2〕:對銅和不銹鋼設(shè)備的腐蝕速率應(yīng)＜0.005mm/a,對碳鋼的腐蝕速率應(yīng)該＜0.075mm/a。結(jié)合計(jì)算數(shù)據(jù)及表面征狀可知,該緩蝕阻垢劑對TP304不銹鋼、HSn70-1A銅緩蝕作用明顯,這2種材料在不同濃縮倍率、不同緩蝕劑濃度下的腐蝕速率均＜0.005mm/a；在不同濃縮倍率下,該緩蝕阻垢劑只有在加入量為10mg/L時才對Q235碳鋼具有緩蝕作用,此時的腐蝕速率分別為0.070 0 mm/a,0.073 0 mm/a,略低于要求的0.075mm/a。

3.3 電化學(xué)極化測試

根據(jù)Q235鋼、TP304不銹鋼、純銅在腐蝕液中的電化學(xué)行為 (Tafel極化曲線),由腐蝕分析軟件計(jì)算出的腐蝕速率見表5。

由表5可知,Q235碳鋼的自腐蝕電位均低于TP304不銹鋼、純銅,而自腐蝕電流密度均高于其余2種材料,腐蝕速率較大。對于Q235碳鋼而言,在不同濃縮倍率下緩蝕阻垢劑加入量為10 mg/L時其腐蝕速率分別為0.073 mm/a,0.0735 mm/a,小于0.075mm/a,滿足工業(yè)設(shè)計(jì)要求；對于純銅而言,緩蝕阻垢劑的濃度為10mg/L時腐蝕速率小于0.005mm/a,滿足工業(yè)設(shè)計(jì)要求；當(dāng)濃度為6mg/L、濃縮倍率為2.5時腐蝕速率為0.006 8 mm/a,稍大于0.005mm/a。電化學(xué)測試結(jié)果與旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

由靜態(tài)阻垢試驗(yàn)可知,本文研究的緩蝕阻垢劑在濃度為30mg/L時阻垢率達(dá)到97.28%,表現(xiàn)出較好的阻垢性能。通過旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)與電化學(xué)極化測試可知,其對TP304不銹鋼、HSn70—1A銅符合工業(yè)設(shè)計(jì)要求；對Q235碳鋼而言,當(dāng)緩蝕阻垢劑濃度為10mg/L時,濃縮倍率為2.5和3兩種情況下的腐蝕過程均得到抑制。另外,極化測試結(jié)果與旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)結(jié)果相吻合,電化學(xué)極化測試可成為一種可以快速篩選緩蝕劑的方法。

〔1〕GB/T 18175—2000水處理劑緩蝕性能的測定 旋轉(zhuǎn)掛片法〔S〕.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.

〔2〕GB 50050—2007工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范 〔S〕.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

〔3〕DL/T 806—2013火力發(fā)電廠循環(huán)水用阻垢緩蝕劑 〔S〕.北京:中國電力出版社,2013.

〔4〕高秀山,楊東方.火電廠循環(huán)冷卻水處理 〔M〕.北京:中國電力出版社,2002.

〔5〕姜琪,閆錕,許建學(xué).火電廠循環(huán)水處理水質(zhì)穩(wěn)定劑阻垢性能評價方法的研究 〔J〕.熱力發(fā)電,2004,33(6):62-64.

Performance evaluation on corrosion and scale inhibitor of circulating cooling water

YUAN Xin-min1,DAIYan2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute,Changsha 410007,China；2.Hunan Xiangdian Test Research Institute Co.Ltd,Hunan,Changsha 410007,China)

The corrosive nature of corrosion and scale inhibitor for circulating cooling water of the coal-fired power plant were evaluated through rotary coupon and electrochemical testswith concentration ratio of2.5 and 3 times.The results showed that it only inhibited the carbon steel corrosion when inhibit addition was greater than or equal to 10 mg/L.The results of the electrochemical testwere consistentwith the rotary coupon test.

corrosion and scale inhibitior；circulating cooling water；corrosion

TM621.8

B

1008-0198(2014)01-0009-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.01.003

2013-05-15