專(zhuān)利名稱(chēng)：水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的評(píng)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評(píng)定水處理劑對(duì)金屬材料耐蝕性能影響的方法。
現(xiàn)有技術(shù)通常采用腐蝕失重法測(cè)定金屬材料在冷卻水中的腐蝕速度的方法評(píng)價(jià)冷卻水處理劑對(duì)金屬材料耐蝕性能的影響。文獻(xiàn)[1]《GB50050-95工業(yè)循環(huán)水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》要求換熱設(shè)備的循環(huán)冷卻水側(cè)管壁的腐蝕率，當(dāng)無(wú)工藝要求時(shí)，宜符合下列規(guī)定“碳鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.125mm/a，銅、銅合金和不銹鋼管壁的腐蝕速度宜小于0.005mm/a”。這種腐蝕速度的測(cè)試方法一般都采用腐蝕失重法，文獻(xiàn)[2]《HG/T2159-91水處理劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法》規(guī)定了用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕失重測(cè)定腐蝕速度的方法。碳鋼是冷卻水系統(tǒng)換熱器的常用材料，用腐蝕失重法評(píng)定水處理劑對(duì)碳鋼耐蝕性能的影響有較好的合理性和可靠性，因?yàn)樘间撛诶鋮s水中通常會(huì)在較短的時(shí)間里有較明顯的腐蝕失重，且常見(jiàn)的腐蝕失效形態(tài)是均勻腐蝕。而水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響則研究的不多，不少人仍沿用傳統(tǒng)的失重法，如文獻(xiàn)[3]“李進(jìn)等，發(fā)電廠循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定劑阻垢及緩蝕性能靜態(tài)試驗(yàn)研究，華北電力技術(shù)，1998，(10)18”就采用了該方法，但腐蝕失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)互相矛盾。其中一組數(shù)據(jù)提示316不銹鋼在冷卻水中的耐蝕性能大大低于304不銹鋼，這與大家公認(rèn)的事實(shí)不符。我們還查閱過(guò)一些單位的試驗(yàn)報(bào)告，并和試驗(yàn)人員探討過(guò)，普遍認(rèn)為，不銹鋼在冷卻水中的腐蝕失重太小，很難測(cè)得準(zhǔn)。我們也曾在侵蝕性能相差極大的冷卻水中作腐蝕失重試驗(yàn)，在數(shù)十天到一年的時(shí)間里，腐蝕失重均幾乎為零；還曾將304、316L、317L不銹鋼管浸在長(zhǎng)江口水中一年，腐蝕失重還是幾乎為零，不能區(qū)分不同牌號(hào)的不銹鋼耐蝕性能的高低；也曾在同一冷卻水中加入不同的水處理劑，不銹鋼在其中浸泡了數(shù)百小時(shí)，腐蝕失重也均幾乎為零，不能區(qū)分這些藥劑的腐蝕影響，表2是該試驗(yàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。我們認(rèn)為這不是偶然現(xiàn)象，由于不銹鋼在冷卻水中的腐蝕失重量極小，而清洗、干燥和稱(chēng)量等過(guò)程所帶來(lái)的誤差總和很可能大于腐蝕失重量，因此很容易得出錯(cuò)誤的結(jié)論或者不能分辨腐蝕影響程度。此外，不銹鋼在冷卻水中的主要腐蝕失效形態(tài)是局部腐蝕，用失重法也不合理。
用不同牌號(hào)的不銹鋼在同一水質(zhì)中點(diǎn)蝕電位的高低評(píng)定它們的耐點(diǎn)蝕性能，或者用同一種不銹鋼在不同水質(zhì)中的點(diǎn)蝕電位高低評(píng)定這些水質(zhì)在點(diǎn)蝕方面的侵蝕性在現(xiàn)有技術(shù)中得到了公認(rèn)。但尚未見(jiàn)到現(xiàn)有技術(shù)如本發(fā)明明確規(guī)定在什么條件下，用點(diǎn)蝕電位的高低評(píng)定冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響。如果主要腐蝕失效形態(tài)是應(yīng)力腐蝕，則用點(diǎn)蝕電位的高低評(píng)定冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響是毫無(wú)意義的。文獻(xiàn)[3]也采用了用點(diǎn)蝕電位的高低評(píng)定不銹鋼在含有這些水質(zhì)穩(wěn)定劑的水樣中的耐點(diǎn)蝕性能，但未明確指出該處耐點(diǎn)蝕性能是否就能代表耐蝕性能，也未以空白水樣中的點(diǎn)蝕電位為比較基準(zhǔn)，更未對(duì)空白水樣中的點(diǎn)蝕電位的范圍作出明確規(guī)定。
本發(fā)明提出的冷卻水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的評(píng)定方法，是用冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響來(lái)表征水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響。
冷卻水系統(tǒng)中的不銹鋼換熱設(shè)備的腐蝕失效形態(tài)有點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和生物腐蝕等。如果不銹鋼制造質(zhì)量沒(méi)問(wèn)題，設(shè)備制造時(shí)焊接工藝正確，質(zhì)量管理嚴(yán)格，則一般不會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。如果通過(guò)機(jī)械清洗或加入有效的阻垢劑、分散劑和殺生劑保持不銹鋼傳熱元件的清潔(保持清潔也是保證正常傳熱的需要)，則一般也不會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕和生物腐蝕，而且不銹鋼的耐縫隙腐蝕能力和耐點(diǎn)蝕的能力是密切相關(guān)的。盡管不銹鋼最多的失效形態(tài)是應(yīng)力腐蝕，但若正常工作時(shí)水側(cè)壁溫小于某一溫度值時(shí)，則一般不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。該溫度一般可確定為65℃左右。凝汽器就屬于這種情況。因此對(duì)凝汽器和其它冷卻水系統(tǒng)中在正常使用條件下冷卻水側(cè)壁溫＜65℃的間壁式換熱器不銹鋼傳熱元件(如列管式換熱器中的冷卻管，板式換熱器中的傳熱板等等)，點(diǎn)蝕應(yīng)該是主要的腐蝕失效形態(tài)，因此，本發(fā)明選用耐點(diǎn)蝕性能代表它的耐蝕性能。
測(cè)定不銹鋼在不含所要評(píng)定的水處理劑的水樣(簡(jiǎn)稱(chēng)為空白水樣)中的點(diǎn)蝕電位?？瞻姿畼臃N類(lèi)≥1，且至少有一種空白水樣，被測(cè)不銹鋼在其中的點(diǎn)蝕電位在300～900mV范圍內(nèi)，優(yōu)選580±100mV(本發(fā)明所述電位均相對(duì)于飽和甘汞電極SCE)。若點(diǎn)蝕電位不在上述范圍內(nèi)，則可采用調(diào)整水樣中的非評(píng)定成分等方法，如增減氯離子濃度和/或硫酸根離子濃度，使其點(diǎn)蝕電位在規(guī)定的范圍內(nèi)?？瞻姿畼涌梢杂脤?shí)際冷卻水也可用純凈水(如去離子水)配制，優(yōu)先選用實(shí)際冷卻水配制。
經(jīng)過(guò)發(fā)明人的大量試驗(yàn)研究證明，同樣的水處理劑劑在不同的空白水樣中對(duì)同樣的不銹鋼點(diǎn)蝕電位的影響是不一樣的，或者說(shuō)不同的空白水樣具有不同的分辨率，不銹鋼的點(diǎn)蝕電位在300～900mV范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)冷卻水成分變化比較敏感，在580mV左右敏感性更高些。當(dāng)不銹鋼的點(diǎn)蝕電位小于300mV時(shí)，不僅對(duì)冷卻水成分變化的敏感性降低，而且不符合對(duì)不銹鋼耐蝕性能的要求，這是不銹鋼選材和使用所不允許的，因此也是很少見(jiàn)的。有一些情況，不銹鋼在冷卻水中的點(diǎn)蝕電位大于900mV，此時(shí)不銹鋼的點(diǎn)蝕電位對(duì)冷卻水成分變化的敏感性也很低，誤判和漏判的可能性大大增加。因此，我們?cè)谑褂命c(diǎn)蝕電位法評(píng)價(jià)水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響時(shí)，不僅要用實(shí)際水樣做空白水樣，還要注意是否需要稍加改變空白水樣條件，提高試驗(yàn)水樣的分辨率，至少有一種空白水樣，被測(cè)不銹鋼在其中的點(diǎn)蝕電位在300～900mV范圍內(nèi)，優(yōu)選580±100mV，防止誤判和漏判。
在上述空白水樣中加入規(guī)定濃度的所要評(píng)定的水處理劑，制成非空白水樣。用同樣方法測(cè)定所要評(píng)定的不銹鋼在非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位。
比較不銹鋼在非空白水樣和空白水樣中的點(diǎn)蝕電位，如果不銹鋼在非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位Eb＞在空白水樣中的點(diǎn)蝕電位Ea，則判定該水處理劑在該濃度下對(duì)該不銹鋼有緩蝕作用；如果不銹鋼在非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位Eb＜在空白水樣中的點(diǎn)蝕電位Ea，則判定該水處理劑在該濃度下對(duì)該不銹鋼有腐蝕促進(jìn)作用；如果這二種點(diǎn)蝕電位無(wú)顯著差異，則判定該水處理劑在該濃度下對(duì)該不銹鋼的耐蝕性能無(wú)顯著影響。如果水處理劑在不同的空白水樣中具有不同的影響，則以?xún)?yōu)選的、分辨率較高的空白水樣為準(zhǔn)，或者分別說(shuō)明在何種水樣中具有何種影響。
本發(fā)明的有益效果是大大提高了評(píng)定水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的分辨率、可靠性和完整性，防止誤判和漏判。
實(shí)施例1，三種阻垢緩蝕劑在Q電廠循環(huán)冷卻水中對(duì)不銹鋼管凝汽器緩蝕效果的評(píng)定。
Q電廠二臺(tái)350MW機(jī)組凝汽器冷卻管全部為304不銹鋼管，循環(huán)冷卻水的濃縮倍率在2左右。該廠準(zhǔn)備實(shí)行廢水“零排放”，將濃縮倍率提高到4以上，要求評(píng)定三種阻垢緩蝕劑a、b和c在該廠循環(huán)冷卻水中對(duì)不銹鋼管凝汽器的緩蝕效果。評(píng)定步驟如下1、用阻垢緩蝕劑對(duì)不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響評(píng)定該藥劑對(duì)不銹鋼的緩蝕效果。
2、選擇二種空白水樣，一是該廠提供的實(shí)際循環(huán)冷卻水(按濃縮倍率4時(shí)的濃度，Cl-36mg/L，SO42-44mg/L，未加水處理劑)；二是在該廠提供的實(shí)際循環(huán)冷卻水中加入NaCl和Na2SO4，使Cl-和SO42-均為200mg/L。測(cè)定304不銹鋼在空白水樣中的點(diǎn)蝕電位，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。
3、在上述空白水樣中加入規(guī)定濃度的阻垢緩蝕劑a、b和c，制成非空白水樣。用同樣方法測(cè)定304不銹鋼在非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。
4、比較不銹鋼在非空白水樣和空白水樣中的點(diǎn)蝕電位。從表1可以看出，空白水樣1中加入阻垢緩蝕劑a、b和c后，304不銹鋼電極的點(diǎn)蝕電位均無(wú)顯著變化，但在空白水樣2中，區(qū)別比較明顯，空白水樣2的分辨率比空白水樣1高。阻垢緩蝕劑a使304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位平均值上升了約150mV，而阻垢緩蝕劑b和c對(duì)304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位的影響不夠顯著。因此，可以判定阻垢緩蝕劑a對(duì)304不銹鋼具有明顯的緩蝕作用；阻垢緩蝕劑b和c對(duì)304不銹鋼的耐蝕性能無(wú)顯著影響。表1 304不銹鋼電極在不同冷卻水樣中的點(diǎn)蝕電位EbmV(SCE)

而用失重法測(cè)得的304和316L不銹鋼管在不同冷卻水樣中的腐蝕率見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，不銹鋼的腐蝕率極低，幾乎為零，且腐蝕率誤差很大，難以分辨水處理劑對(duì)不銹鋼的腐蝕影響程度，也難以分辨不同不銹鋼管耐蝕性能和不同水質(zhì)侵蝕性能的差異。
表2 失重法測(cè)得的不銹鋼管在不同冷卻水樣中的腐蝕率

失重量和腐蝕率為多個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。
實(shí)施例2，評(píng)定四種水處理劑在W電廠冷卻水中對(duì)凝汽器用不銹鋼管耐蝕性能的影響。
W電廠原有機(jī)組凝汽器的冷卻水都是直流式，隨著水資源的日益緊缺，為了節(jié)約用水合理用水，新建機(jī)組凝汽器的冷卻水改成了循環(huán)式，凝汽器的冷卻管也由銅管改成了304不銹鋼管。該廠和水處理劑供應(yīng)商要求評(píng)定四種水處理劑在該廠冷卻水中對(duì)凝汽器用不銹鋼管耐蝕性能的影響。評(píng)定步驟如下1、用冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響代表該藥劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響。
2、選擇1～3種空白水樣，空白水樣的主要成分見(jiàn)表3。測(cè)定304不銹鋼在空白水樣中的點(diǎn)蝕電位，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。
表3空白水樣的主要成分

3、在上述空白水樣中加入規(guī)定濃度的所要評(píng)定的水處理劑d、e、f和g，制成非空白水樣。水處理劑d是有機(jī)溴類(lèi)殺菌滅藻劑，橙色液體，制造商提供；水處理劑e是有機(jī)溴氯混合的殺菌滅藻劑，白色固體，活性成分＞80％，制造商提供；水處理劑f是由酰胺加成物、改性脂肪胺和合成胺配伍而成的殺生劑，黃色液體，電廠提供；水處理劑g是由有機(jī)膦類(lèi)和聚羧酸類(lèi)等單體藥劑復(fù)配而成的阻垢緩蝕劑，黃色液體，電廠提供。用同樣方法測(cè)定所要評(píng)定的不銹鋼在非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 304不銹鋼在不同冷卻水樣中的點(diǎn)蝕電位 mV(SCE)

4、比較不銹鋼在非空白水樣和空白水樣中的點(diǎn)蝕電位。從表4可見(jiàn)，在空白水樣3和5中，水處理劑d對(duì)304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位的影響不顯著，在空白水樣4中，水處理劑d使304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位下降了100mV；在空白水樣3中，水處理劑e對(duì)304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位的影響不顯著，在空白水樣4中，水處理劑e使304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位下降了約140mV；在空白水樣4中，水處理劑f使304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位上升了145mV；在空白水樣3中，水處理劑g對(duì)304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位的影響不顯著，在空白水樣4中，水處理劑g使304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位上升了約340mV。因此可以判定水處理劑d在空白水樣4中對(duì)304不銹鋼有腐蝕促進(jìn)作用，在空白水樣3和5中對(duì)304不銹鋼的耐蝕性能無(wú)顯著影響；水處理劑e在空白水樣4中對(duì)304不銹鋼有腐蝕促進(jìn)作用，在空白水樣3中對(duì)304不銹鋼的耐蝕性能無(wú)顯著影響；水處理劑f對(duì)304不銹鋼有明顯的緩蝕作用；水處理劑g對(duì)304不銹鋼有明顯的緩蝕作用，且水處理劑g對(duì)304不銹鋼的緩蝕作用大于水處理劑f。
本發(fā)明可包括其它不偏離本發(fā)明精神或其基本特征的具體形式。因此，在此的一些實(shí)施方案只用于說(shuō)明，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，由權(quán)利要求書(shū)而不是前面的描述確定的本發(fā)明范圍和在權(quán)利要求書(shū)的意義和等價(jià)范圍內(nèi)的所有變化都包括在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求
1.一種冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的評(píng)定方法，特征在于用冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響表征該水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)定方法，其特征在于分別測(cè)定不銹鋼在空白水樣和在該非空白水樣中的點(diǎn)蝕電位Ea和Eb，然后比較這二種點(diǎn)蝕電位，如果Eb＞Ea，則判定該藥劑在該濃度下對(duì)該不銹鋼有緩蝕作用；反之則判定有腐蝕促進(jìn)作用；如果這二種點(diǎn)蝕電位無(wú)顯著差異，則判定該藥劑在該種濃度下對(duì)該種不銹鋼的耐蝕性能無(wú)顯著影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評(píng)定方法，其特征在于空白水樣種類(lèi)≥1，且至少有一種空白水樣，被測(cè)不銹鋼在其中的點(diǎn)蝕電位在300～900mV范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的評(píng)定方法，其特征在于被測(cè)不銹鋼在空白水樣中的點(diǎn)蝕電位為580±100mv。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評(píng)定方法，其特征在于如果水處理劑在不同的空白水樣中具有不同的影響，則以?xún)?yōu)選的，分辨率較高的空白水樣為準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種評(píng)定冷卻水水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的方法，用不銹鋼在空白樣和非空白水樣中點(diǎn)蝕電位的差異表征水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能的影響，且至少有一種空白水樣，被測(cè)不銹鋼在其中的點(diǎn)蝕電位在300～900mV范圍內(nèi)，優(yōu)選580±100mV。本發(fā)明可大大提高評(píng)定水處理劑對(duì)不銹鋼耐蝕性能影響的分辨率、可靠性和完整性，防止誤判和漏判。
文檔編號(hào)G01N17/02GK1434283SQ0311566
公開(kāi)日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者梁磊 申請(qǐng)人:梁磊