鋼鐵有機(jī)緩蝕劑復(fù)合配方及緩蝕效果論文

1、鋼鐵有機(jī)緩蝕劑復(fù)合配方及緩蝕效果論文前 言金屬（或合金）與周圍介質(zhì)相接觸，相互間發(fā)生了某種反應(yīng)而逐漸遭到破壞的過程叫做“金屬腐蝕”。金屬腐蝕給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，搞好防腐蝕工作是一項(xiàng)重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。金屬的防腐蝕技術(shù)多種多樣，本文主要介紹添加緩蝕劑的防腐蝕方法。緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑。對(duì)于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)體系中加少量的緩蝕劑，就能有效地降低金屬的腐蝕速率。本文所做的工作：1.鉬系緩蝕劑配方效果的評(píng)估XX核電廠冷卻系統(tǒng)緩蝕劑現(xiàn)采用亞硝酸鈉-鉬酸鈉-磷酸鈉鉬系復(fù)合配方，其控制指標(biāo)為Mo：6090ppm,NO2-：400800ppm,pH

2、=911。但在實(shí)際運(yùn)行中該配方對(duì)系統(tǒng)的緩蝕能力達(dá)不到要求，致使冷卻水系統(tǒng)中懸浮固體含量偏高，這對(duì)電廠的安全運(yùn)行造成影響，急需改進(jìn)。本課題以室內(nèi)掛片試驗(yàn)和失重法評(píng)估鉬系復(fù)合緩蝕劑對(duì)碳鋼、鑄鐵（冷卻系統(tǒng)中各設(shè)備的材質(zhì)是碳鋼與鑄鐵）的防腐蝕能力；并對(duì)核電廠冷卻系統(tǒng)中現(xiàn)行鉬系復(fù)合配方和控制指標(biāo)是否合適作出評(píng)價(jià)。2.緩蝕劑配方的優(yōu)化與篩選密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值較高，且控制范圍很窄，所以適用于該系統(tǒng)中的緩蝕劑種類不多。鉻酸鹽曾在密閉式循環(huán)冷卻水中廣泛應(yīng)用，但由于環(huán)境保護(hù)的要求，現(xiàn)在它的使用受到了一定的限制；全有機(jī)系復(fù)合緩蝕劑在密閉式循環(huán)冷卻水中也有應(yīng)用，但其緩蝕能力不能滿足要求；硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕

3、劑是密閉式循環(huán)冷卻水中一種最常用的非鉻酸鹽系緩蝕劑，本文將通過室內(nèi)掛片試驗(yàn)和失重法討論和分析它對(duì)碳鋼、鑄鐵的緩蝕效果，并確定其使用濃度范圍。最后根據(jù)核電廠冷卻系統(tǒng)的實(shí)際狀況，篩選出較理想的復(fù)合緩蝕劑以替代原配方。 關(guān)鍵詞：金屬 緩蝕劑 復(fù)合緩蝕劑 掛片 失重法 第一章 文獻(xiàn)綜述1.1目的和意義腐蝕是物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)的作用下引起變質(zhì)或破壞的一個(gè)自發(fā)過程，它存在于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕形態(tài)主要為：均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕。腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以研究金屬防腐蝕技術(shù)措施，推廣防腐蝕新技術(shù)是一項(xiàng)重要的任務(wù)1。金屬的防腐

4、蝕技術(shù)多種多樣2。首先應(yīng)正確選用金屬材料和合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)，這是防護(hù)金屬的最積極措施；第二可采用保護(hù)性覆蓋層；第三添加緩蝕劑；第四電化學(xué)保護(hù)；第五鍍層保護(hù)等等。其中添加緩蝕劑防護(hù)使用方便、投加量少、見效快、成本低的一種較好方法，目前廣泛應(yīng)用在石油工業(yè)、采油、采氣貯存、輸送、提煉、產(chǎn)品等方面；化學(xué)清洗：如機(jī)械設(shè)備酸洗、鋼材酸洗、冷卻水處理等方面。本次試驗(yàn)的配方就是應(yīng)用在核電廠冷卻系統(tǒng)中。1.2冷卻水緩蝕劑概述緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑3,4。對(duì)于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)體系中加少量的緩蝕劑，就能有效地降低金屬的腐蝕速率。緩蝕劑的使用濃度一般很低，故添加緩蝕劑后腐

5、蝕介質(zhì)的基本性質(zhì)不發(fā)生變化。緩蝕劑的使用不需要特殊的附加設(shè)備，也不需要改變金屬設(shè)備或構(gòu)件的材質(zhì)或進(jìn)行表面處理。緩蝕劑較為適用于密閉系統(tǒng)和半密閉系統(tǒng)。因此，添加緩蝕劑是控制密閉式和敞開式冷卻水中金屬腐蝕的主要方法之一。冷卻水系統(tǒng)中使用的緩蝕劑基本上是一些中性介質(zhì)緩蝕劑，它們需具備以下條件：a. 在低濃度時(shí)，它們就能有效地抑制冷卻水中金屬的腐蝕。b. 它們能在不同的操作條件（pH、溫度、熱通量、水質(zhì)等）下有效地工作。c. 它們在經(jīng)濟(jì)上是有利的。d. 它們的飛濺、泄漏、排放或處理后的排放，在環(huán)境保護(hù)上是容許的。e. 它們與冷卻水中存在的各種物質(zhì)以及加入冷卻水中的阻垢劑、分散劑和殺生劑是相容的，甚至有

6、協(xié)同作用的。f. 它們對(duì)冷卻水系統(tǒng)中同時(shí)存在的不同金屬的緩蝕效果都是可以接受的。g. 它們不會(huì)造成換熱金屬表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低。1.2.1單一冷卻水緩蝕劑冷卻水緩蝕劑又可分為單一冷卻水緩蝕劑和復(fù)合冷卻水緩蝕劑。以下簡要介紹幾種常用的單一冷卻水緩蝕劑的作用機(jī)理：1).亞硝酸鈉(NaNO2)亞硝酸鈉(NaNO2)是目前廣泛采用的一種水溶性緩蝕劑。外觀呈白色粉末狀結(jié)晶,吸潮后變微黃色,易溶于水,相對(duì)密度2.168,熔點(diǎn)271,熱分解溫度320，久置于空氣中易被氧化成硝酸鈉。目前工業(yè)化制法多采用制硝酸的尾氣,以純堿吸收,經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、分解而得成品。主要發(fā)應(yīng)式為:Na2CO3 + 2NO2 + N2O3

7、3NaNO2 + NaNO3 + CO2NaNO2水溶液可顯著地抑制黑色金屬的銹蝕,一般在蒸餾水中添加0.005%既有防銹效果，甚至當(dāng)周圍介質(zhì)含有0.05%氯化鈉存在時(shí),只要將亞硝酸鈉的使用濃度增至0.03%,即可抑制鋼鐵銹蝕。如果Cl-離子濃度增加,亞硝酸鈉用量也要相應(yīng)加多1。NaNO2無機(jī)緩蝕劑,它并不進(jìn)入膜的組成,其作用機(jī)理在于：溶解氧使鋼氧化,而在鋼表面生成一層鈍化膜,而這層膜阻止了金屬基體繼續(xù)和腐蝕介質(zhì)接觸,從而達(dá)到防腐蝕的目的。但是當(dāng)亞硝酸鈉的濃度過低時(shí),有可能加速腐蝕,被人們稱為“危險(xiǎn)性緩蝕劑”。另外,當(dāng)溶液pH值在6以下時(shí),NaNO2就分解；如果此時(shí)有Cl-、SO42-離子存在

8、,就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕,特別由Cl-離子而引起的危害更大些。通常,使用NaNO2溶液的pH值調(diào)節(jié)在810的范圍7。2).鉬酸鈉(Na2MoO4)鉬和鉻都是第七副族元素,但鉬酸是低毒的。在冷卻水中,鉬酸鹽常用(Na2MoO42H2O)；它是一種非氧化性緩蝕劑,因此它需和氧化性緩蝕劑復(fù)配使用,才能在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜。本配方中用的是NaNO2氧化劑,形成保護(hù)膜(由-Fe2O3和鐵鹽組成,還含有少量鉬)。鉬酸鹽的優(yōu)點(diǎn)和功能作用在于：能有效地抑制金屬的均勻腐蝕8、小孔腐蝕9、應(yīng)力腐蝕,加速金屬的鈍化和再鈍化,擴(kuò)大金屬的鈍化電位區(qū)8。鉬酸鹽復(fù)配體系使用的緩蝕作用加速了鈍化膜的形成,擴(kuò)大了陽極鈍化區(qū)電位范圍,

9、使維鈍電流密度減小,誘發(fā)小孔的再鈍化,提高抗孔腐蝕性。鉬酸鹽促進(jìn)活化鈍化過渡主要是形成不溶性Fe2(MoO4)3沉淀的結(jié)果?，F(xiàn)在認(rèn)為10：鉬酸鹽在中性介質(zhì)中或弱堿性介質(zhì)中,以MoO42-形式存在,與Fe2+作用形成有保護(hù)作用的鉬酸鹽絡(luò)合膜,在原來陰離子選擇性時(shí)水合氧化膜外形成一層陽離子選擇性膜。這樣,即阻止了Fe2+、Fe3+通過膜向溶液遷移,也阻止了侵蝕性Cl-通過膜向溶液遷移。這種由內(nèi)層為陰離子選擇區(qū),外層為陽離子選擇區(qū)組成的雙極膜起著離子遷移的整流作用,從而抑制了金屬的腐蝕。鉬酸鹽與無機(jī)或有機(jī)緩蝕劑復(fù)配籍化學(xué)或物理吸附絡(luò)合或螯合作用補(bǔ)充鉬酸鹽吸附膜的陽離子選擇性或阻隔Cl-的侵入，即形成

10、內(nèi)層由水合氧化鐵陰離子選擇區(qū)，外層由有機(jī)或無機(jī)緩蝕劑形成的陽離子選擇性組成的雙極膜。次外層是鉬酸鹽陽離子選擇區(qū)。起著離子遷移的整流作用。該整流作用遠(yuǎn)較鉬酸鹽構(gòu)成的陽離子選擇性強(qiáng),顯示了多組分間緩蝕劑的協(xié)同作用,有效地抑制了金屬腐蝕。3).硼酸鹽 美國把硼砂（Na2B4O710H2O）作為主要成分經(jīng)常使用在對(duì)Cu的防護(hù)上。而在Cu防護(hù)方面，因?yàn)閹€基苯并噻唑及其鈉鹽是有效的，所以把這些物質(zhì)配合起來應(yīng)用，而且硼砂在硬水軟化上還不錯(cuò)。磷酸三乙醇胺鹽在硬水中因?yàn)槭共蝗苄粤姿猁}沉淀，所以以硼砂、磷酸三乙醇胺鹽、安息香酸鈉、巰基苯并噻唑等配合起來的物質(zhì)作為主要成分放入油性物質(zhì)中，例如加在磺化油等油里來使用。

11、在德國，這方面用的是苯基甘氨酸鈉鹽和苯并噻唑鹽的混合物，據(jù)說用于汽車?yán)鋮s器即使在夏天也有充分的作用。4).苯并三氮唑()11苯并三氮唑()是一種有效的銅和銅合金的緩蝕劑。它不但能抑制銅和銅合金中的銅腐蝕,而且還能穩(wěn)定水中的銅離子,阻止銅在一些活潑金屬上的沉積；此外,它還能防止電偶腐蝕和黃銅的脫鋅腐蝕等。當(dāng)與銅和銅合金接觸時(shí),一般認(rèn)為在金屬表面上產(chǎn)生化學(xué)吸附,且這個(gè)吸附過程是不可逆的。分子中原子上的孤對(duì)電子以配位鍵與相連,聚合鏈由間隔的原子所連接。在銅表面上生成的保護(hù)膜是多層膜,該膜是一種化學(xué)吸附的二維聚合物,具有線性結(jié)構(gòu),其組成為 -2 -()。5).磷酸鹽12 磷酸鹽是一種陽極型緩蝕劑。主要

12、品種有磷酸三鈉(Na3PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、六聚偏磷酸鈉(NaPO3)6等。這些磷酸鹽大都是白色結(jié)晶，都能溶水，水解后溶液呈弱堿性。實(shí)踐表明：磷酸氫二鈉對(duì)鋼、鑄鐵、鋁等防銹有效，但促進(jìn)銅的腐蝕；六聚偏磷酸鈉可用作鋼、鑄鐵、鉛的緩蝕劑，但對(duì)銅、鋅、鋁有相反效果。 緩蝕劑的濃度對(duì)緩蝕效果影響很大。據(jù)實(shí)驗(yàn)，磷酸氫二鈉水溶液濃度低于10g/L時(shí)，會(huì)促進(jìn)鋁的腐蝕，濃度高于10g/L時(shí)對(duì)鋁有中等程度的緩蝕性能，濃度在40g/L時(shí)，緩蝕率為67%，試驗(yàn)后鋁試片表面呈灰白色，稍粗糙。磷酸氫二鈉在廣泛的濃度范圍內(nèi)對(duì)45#鋼都有良好的緩蝕性，在低濃度下5g/L，促進(jìn)硅鋼片腐蝕；濃度提高緩蝕效率迅

13、速提高，當(dāng)達(dá)到20g/L時(shí)，對(duì)鋼和鑄鐵的緩蝕效率分別達(dá)到98%和91%，但對(duì)硅鋼片只有50%；濃度達(dá)到40g/L時(shí)，上述三種黑色金屬的緩蝕效率都超過90%。又據(jù)資料介紹，磷酸鹽的防銹性當(dāng)水處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下效果較好，而在靜止不動(dòng)的水封閉體系中防銹性較差。所以，它常用于工廠水處理及城市自來水管道系統(tǒng)中，以防止水管腐蝕。其有效濃度為25200/L（六聚偏磷酸鈉）。當(dāng)介質(zhì)中有氯化鈣存在時(shí)，使用濃度較為上述偏低（16/L）濃度過高過低效果都將下降。此外，磷酸三鈉或磷酸氫二鈉在防止鍋垢的形成上用得較普遍，并能減少蒸汽鍋爐的銹蝕。將磷酸鹽與鉻酸鹽混合使用，比單獨(dú)使用其中任何一種效果都好，溶液的pH值在66.5

14、，效果最佳。6).硅酸鈉12 硅酸鈉(Na2SiO3)俗稱水玻璃，外觀呈無色透明粘稠的半流體，是一種廉價(jià)的堿性水溶液緩蝕劑。硅酸鈉的緩蝕有效濃度在0.11%。如果加入量不足，會(huì)引起反效果。硅酸鈉的緩蝕力取決于其模數(shù)，分子式為mNa2O nSiO2，m/n的比值為其模數(shù)。一般模數(shù)為2.4時(shí)防銹效果最佳。硅酸鈉對(duì)黑色金屬有較好的緩蝕性能，當(dāng)濃度為10g/L時(shí)，硅酸鈉對(duì)鋁、錫、鉛等金屬也有一定的緩蝕效率。但必須有足夠的濃度。例如用鋁片做試驗(yàn)，當(dāng)硅酸鈉溶液的濃度為20g/L時(shí)，試片表面布滿了大塊腐蝕斑點(diǎn)；而當(dāng)濃度上升到40g/L時(shí)，試片卻無明顯腐蝕了。硅酸鈉溶液對(duì)紫銅有腐蝕，隨著濃度的增加，紫銅失重急

15、劇增加，當(dāng)濃度為40g/L時(shí)，紫銅失重達(dá)到1.9/2。由于硅酸鹽的緩蝕效率不及亞硝酸鈉，所以常與硼酸鈉、亞硝酸鈉混合使用。1.2.2復(fù)合冷卻水緩蝕劑由于單一品種的冷卻水緩蝕劑的效果往往不夠理想，所以人們常常把兩種或兩種以上的藥劑組合成復(fù)合緩蝕劑，以便取長補(bǔ)短，提高其緩蝕效果。此外，使用復(fù)合冷卻水緩蝕劑還有以下優(yōu)點(diǎn)：a. 可以降低緩蝕劑的總濃度，從而降低冷卻水處理成本；b. 可以降低某種緩蝕劑，例如鉻酸鹽的用量，從而減輕其排放對(duì)環(huán)境的污染；c. 可以同時(shí)控制冷卻水系統(tǒng)中多種金屬的腐蝕，例如可以同時(shí)控制黃銅換熱器和碳鋼換熱器的腐蝕；d. 可以防止在冷卻設(shè)備的金屬換熱表面上生成水垢和污垢，有利于緩蝕

16、劑到達(dá)金屬表面，從而提高其緩蝕效果和防止垢下腐蝕；e. 可以使某些易于沉淀的主緩蝕劑能穩(wěn)定地保持在冷卻水中而不析出。復(fù)合冷卻水緩蝕劑的分類方法有多種。按其中是否含有重金屬化合物可以分為：a.含重金屬的復(fù)合緩蝕劑 b.不含重金屬的復(fù)合緩蝕劑；按其中對(duì)金屬腐蝕反應(yīng)中陽極過程或陰極過程的抑制情況可以分為：a.陽極型復(fù)合緩蝕劑 b.陰極型復(fù)合緩蝕劑和c.混合型復(fù)合緩蝕劑；按其中的主緩蝕劑分類可以分為：a.鉻酸鹽系（鉻系）復(fù)合緩蝕劑 b.磷酸鹽系（磷系）復(fù)合緩蝕劑 c.鋅系復(fù)合緩蝕劑 d.鉬酸鹽系（鉬系）復(fù)合緩蝕劑 e.硅酸鹽系復(fù)合緩蝕劑 f.全有機(jī)系復(fù)合緩蝕劑等等；按各種功能組分的組合方式可以分為：a

17、.主緩蝕劑+協(xié)同緩蝕劑 b.一種金屬用的緩蝕劑+另一種金屬用的緩蝕劑 c.緩蝕劑+阻垢緩蝕劑 d.緩蝕劑+分散阻垢劑 e.緩蝕劑+ 緩蝕劑的穩(wěn)定劑等。核電廠冷卻系統(tǒng)中所使用的緩蝕劑為鉬酸鹽復(fù)合緩蝕劑。鉬酸鹽是一種非氧化性緩蝕劑，它需要一種合適的氧化劑去幫助它在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜（氧化膜）。在密閉循環(huán)冷卻水中，需加如亞硝酸鈉這類氧化性鹽類。使用鉬酸鹽的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境污染?。蝗秉c(diǎn)是緩蝕效果不如鉻酸鹽和聚磷酸鹽，而且成本高。硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑也是密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中一種常用的非鉻酸鹽系緩蝕劑。其中硼砂作為緩沖劑以保持冷卻水的pH8.5。此外，它還含有亞硝酸鈉起緩蝕作用。這種緩蝕劑的使用濃度通

18、常為20003000ppm，使用它的優(yōu)點(diǎn)是成本低、緩蝕效果好5。第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器2.1.1實(shí)驗(yàn)試劑 表2-1 實(shí)驗(yàn)試劑序號(hào)藥品名稱分子式藥品規(guī)格生產(chǎn)廠家1無水乙醇CH3CH2OH分析純沈陽市聯(lián)邦試劑廠2丙酮CH3COCH3分析純天津石英鐘廠霸州市化工分廠3亞硝酸鈉NaNO2分析純大連無機(jī)化工廠4鉬酸鈉Na2MoO42H2O分析純沈陽市試劑一廠5硼砂Na2B4O710H2O分析純北京化工八廠6磷酸鈉Na3PO412H2O分析純上海新華化工廠7無砷鋅粒Zn金山縣興塔化工廠用去離子水配溶液，濃度為： 亞硝酸鈉 40000 mg/L (ppm) 鉬酸鈉 2000 mg/L (ppm

19、) 磷酸鈉 10000 mg/L (ppm) 硼砂 10000 mg/L (ppm)2.1.2實(shí)驗(yàn)所用的所用材料及清洗劑1).所用的掛片及其尺寸 45#鋼 （A-101，A-102，A-103）50*25*6*4 （A-104，A-106）38*19*5*4 （A-105）38*19*5*4 20#鋼 （B-201B207）50*25*5.5*4 鑄鐵 （含C 2.33%，S 0.030%，Mn 0.5%）51*20*4*4注：每塊掛片上都打有4小孔，以便于懸掛。2).試驗(yàn)所用的清洗劑掛片試驗(yàn)前試片的清洗液用丙酮溶液和無水乙醇溶液。 掛片試驗(yàn)后腐蝕掛片的清洗液為20%NaOH + 10%Zn的

20、溶液，將掛片在這該溶液里煮沸五分鐘。注：清洗腐蝕產(chǎn)物要最大限度的除掉掛片上的腐蝕物，而且盡可能的不損傷試件的基體，以減少誤差。用上述這個(gè)配方能達(dá)到這個(gè)要求。3).所用儀器表2-2 實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)儀器名稱生產(chǎn)廠家1PHS-2ST數(shù)顯酸度計(jì)上海天達(dá)儀器有限公司2TG 328B分析天平上海天平儀器廠3HC.TP12A1托盤天平北京醫(yī)用天平廠4HHS21-4恒溫水浴鍋龍口市先科儀器有限公司5水銀溫度計(jì)（滿刻度100）6日用電爐（220V）丹陽市華容電器廠7鍍鉻游標(biāo)卡尺天津量具廠8干燥器2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1磨片 把每一種掛片分別用200#，400#，600#和800#的金相砂紙（氧化硅砂紙）進(jìn)行打磨，

21、注意磨片時(shí)試樣只能按同一方向磨，以防失去棱角。一張砂紙按一個(gè)方向磨完后，換用下一張砂紙磨時(shí)要按于上次方向相垂直的方向打磨，直至上次劃痕完全磨掉。最后一張砂紙要按兩個(gè)方向打磨，但最后掛片上的磨紋應(yīng)于掛片最長邊相平行。再者一種金屬要用專用砂紙，不能混用，以防構(gòu)成電偶腐蝕，加快腐蝕而不能正確反映緩蝕效果。掛片上的小孔也同樣要打磨。2.2.2試驗(yàn)前的清洗 1.丙酮清洗：用脫脂棉把掛片表面及孔中的贓物清洗干凈（在通風(fēng)櫥里進(jìn)行）。 2.無水乙醇清洗：用濾紙吸干掛片上的丙酮后，馬上用無水乙醇洗，方法與丙酮清洗的方法一樣。 3.把清洗好的掛片放入干燥器中干燥。 注：清洗時(shí)，不同金屬要更換清洗液。檢查清洗是否干

22、凈，可以用下述方法：靜置試片于滴定臺(tái)上，不得振動(dòng)。使滴管尖口從距試片表面300處滴下一滴蒸餾水（0.05ml）于試片表面上。水滴應(yīng)在試片表面上擴(kuò)散成圓圈面，其直徑應(yīng)為2123。在試片不同處應(yīng)得到同樣的結(jié)果，否則需再清洗。經(jīng)試驗(yàn)過的試片要重新處理后再使用。剛剛打磨、清洗過的試片表面活性大，在空氣中放置之后逐漸鈍化，所以清新的試片要存放在干燥器里，而且放置時(shí)間不可過久，有的限定2小時(shí)，有的限定12小時(shí)，最長為24小時(shí)，超過規(guī)定時(shí)間應(yīng)重新打磨。2.2.3稱重 經(jīng)干燥1小時(shí)后的掛片可以稱重，用分析天平稱，稱完后繼續(xù)放入干燥器里干燥，數(shù)小時(shí)后再稱。直到連續(xù)兩次稱重值之差小于0.1。2.2.4掛片 根據(jù)實(shí)

23、驗(yàn)需要配置好緩蝕液（400ml），并把掛片串起來，每兩塊掛片間用短塑料管隔開，以免因接觸而引起電偶腐蝕。把串好的掛片放入廣口瓶中（懸空），再把廣口瓶放入水浴鍋內(nèi)。為避免廣口瓶因內(nèi)外冷熱不均勻而炸裂，廣口瓶與水浴鍋?zhàn)詈猛瑫r(shí)加熱。水溫控制在80左右。以后每天都要向廣口瓶和水浴鍋內(nèi)添加去離子水，以補(bǔ)充因蒸發(fā)而損失的水。2.2.5試驗(yàn)后的清洗掛片在緩蝕液中掛一段時(shí)間后取出，先用熱的去離子水沖洗，觀察各塊掛片表面的腐蝕現(xiàn)象；再用準(zhǔn)備好的清洗液進(jìn)行清洗；然后到流水中用橡皮擦輕輕擦除，用力不能太猛，以免損傷金屬基體而使結(jié)果偏大；最后把水跡吸干，用無水乙醇清洗。清洗完后放入干燥器內(nèi)。稱重也要遵循連續(xù)兩次稱重值

24、之差在小于0.1。2.3腐蝕速率的計(jì)算方法 本次試驗(yàn)采用的是失重法，即通過稱量金屬試樣在浸入緩蝕介質(zhì)一定時(shí)間后的失重量來確定金屬試樣在該條件下的腐蝕速率。這是最直接的腐蝕速率測定方法，但得到的是金屬試樣在一定時(shí)間內(nèi)得平均失重量，且只對(duì)均勻腐蝕有效，而對(duì)于存在嚴(yán)重點(diǎn)腐蝕的金屬則不能反映腐蝕的真實(shí)情況。本次試驗(yàn)所有的腐蝕均可視為均勻腐蝕，用m表示掛片的失重量，計(jì)算腐蝕速率的公式如下： K深度 = 8.76(m1-m2) / std= 8760m/std K深度- 腐蝕率（/a） m-腐蝕失去的重量（） t-腐蝕時(shí)間（h） d-金屬的密度（g/3） m1-試驗(yàn)前掛片的重量（g） m2-試驗(yàn)后掛片的重

25、量（g）S-被腐蝕金屬的表面積（2）注：鑄鐵與碳鋼的密度均按7.86g/3計(jì)。第三章 結(jié)果與討論3.1鋼材掛片試驗(yàn)3.1.1鉬系復(fù)合緩蝕劑第一組 為了能判斷鉬酸鈉對(duì)鋼材掛片的緩蝕能力，本配方參照XX核電廠的現(xiàn)行配方，在相同NO2-含量的情況下，改變鉬酸鈉含量進(jìn)行的。1.組分 表3-1 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)Na2MoO42H2O #NaNO2Na3PO412H2O18060062.5210060062.5 # 注：以其中的鉬（Mo）含量計(jì)，此后均同。2.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-2 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)

26、1160hA-10159.3060 59.3038 2.2 3435 0.004A-10424.5139 24.5119 2.0 1975 0.007B-20254.6714 54.6704 1.0 3447 0.002B-20354.6996 54.6981 1.5 3446 0.0032160hA-10255.7188 55.7185 0.3 3340 0.0006A-10624.9958 24.9955 0.3 2053 0.001B-20154.7358 54.7357 0.1 3447 0.0002B-20454.6424 54.6421 0.3 3446 0.00063.試片觀察

27、開始掛入不久觀察到：兩個(gè)配方瓶內(nèi)的各掛片表面均有氣泡吸附，經(jīng)過一段時(shí)間后消失。取出掛片后觀察到：45#鋼掛片（A-101掛片棱邊上有黃色銹跡；A-102，A-106兩塊掛片基本沒有腐蝕，光亮；A-104掛片表面發(fā)暗）。20#鋼掛片（B-201，B-204兩塊掛片表面發(fā)暗，但沒有明顯腐蝕跡象）。兩個(gè)配方的瓶底均有少量絮狀沉淀，1號(hào)配方瓶內(nèi)稍多。4.小結(jié) 在NO2-含量相等的情況下，緩蝕能力隨鉬酸鈉含量增加而增強(qiáng)。 本配方對(duì)20#鋼的緩蝕能力優(yōu)于對(duì)45#鋼的緩蝕能力。第二組 在確定鉬酸鈉含量對(duì)鋼材掛片的緩蝕能力后，研究NO2-含量是否也有類似情況。1.組分表3-3 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)N

28、a2MoO42H2ONaNO2Na3PO412H2O390120062.5490200062.52.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-4 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)3160hA-10158.9529 58.9519 1.0 3435 0.002A-10424.4636 24.4628 0.8 1975 0.002B-20254.6656 54.6648 0.8 3447 0.001B-20354.6931 54.6922 0.9 3446 0.0014160hA-10255.7676 55.7674 0.2 3340 0.0

29、0032A-10624.8966 24.8965 0.1 2053 0.00026B-20154.7327 54.7325 0.2 3447 0.0003B-20454.6404 54.6403 0.1 3446 0.000153.試片觀察 取出試片后觀察到：45#鋼掛片（A-101，A-102兩塊掛片都有輕微腐蝕，掛孔處腐蝕相對(duì)嚴(yán)重；A-104掛片無明顯腐蝕，但發(fā)暗；A-106掛片光亮）。20#鋼掛片（B-202，B-203兩塊掛片表面有銹跡；B-201，B-204兩塊掛片基本沒有腐蝕，均光亮）。3號(hào)配方瓶底有少量絮狀沉淀。4.小結(jié) 在鉬酸鈉含量相等的情況下，溶液的緩蝕能力隨著NO2-含量的

30、增加而增強(qiáng)。 將表3-2與表3-4相比較可得出：對(duì)于45#鋼，Mo含量在90ppm，NO2-含量在2000ppm時(shí)腐蝕速率最?。粚?duì)于20#鋼，Mo含量在100ppm，NO2-含量在600ppm或者M(jìn)o含量在90ppm，NO2-含量在2000ppm時(shí)腐蝕速率都較小。3.1.2硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑 新配方（硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑）對(duì)20#鋼和45#鋼的緩蝕能力。第一組1.組分表3-5 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O1200010002200015003200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-6 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g)

31、 m2(g) m() s(2) K深度(/a) 1240hA-10255.7634 55.7619 1.5 3340 0.003A-10624.8932 24.8923 0.9 2053 0.003B-20254.6617 54.6613 0.4 3447 0.0005B-20354.6883 54.6877 0.6 3446 0.00082240hA-10358.7784 58.7778 0.6 3419 0.0008A-10526.0698 26.0695 0.3 2053 0.00068B-20554.7274 54.7273 0.1 3447 0.00013B-20654.6747 5

32、4.6745 0.2 3449 0.000273240hA-10158.9504 59.9500 0.4 3435 0.00056A-10424.4588 24.4587 0.1 1975 0.00024B-20154.7304 54.7303 0.1 3447 0.00013B-20454.6371 54.6370 0.1 3446 0.000133.試片觀察 取出試片后觀察到：45#鋼掛片（A-102，A-106兩塊掛片的掛孔四周腐蝕較嚴(yán)重；其余掛片無明顯腐蝕）。20#鋼掛片（B-202，B-203兩塊掛片的棱邊有腐蝕銹跡；其余掛片光亮）。4.小結(jié) NO2-含量相等下，溶液的緩蝕能力隨硼砂

33、含量的增加而增強(qiáng)。 硼砂含量在1500ppm2000ppm之間時(shí)對(duì)20#鋼和45#鋼的緩蝕能力都已很好。第二組1.組分表3-7 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O4100020005150020006200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-8 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a) 4240hA-10358.7743 58.7737 0.6 3419 0.0004A-10526.0647 26.0642 0.5 2053 0.00068B-20554.7257 54.7253 0.4 3447

34、 0.0006B-20654.6704 54.6701 0.3 3447 0.00045240hA-10158.9467 58.9462 0.5 3435 0.00067 A-10424.4535 24.4532 0.3 1975 0.001 B-20154.7283 54.7281 0.2 3447 0.00027 B-20457.6339 54.6337 0.2 3446 0.00027 6240hA-10258.9504 58.9500 0.4 3435 0.00056A-10624.4588 24.4587 0.1 1975 0.00024B-20254.7304 54.7303 0.

35、1 3447 0.00013B-20354.6371 54.6370 0.1 3446 0.000133.試片觀察取出掛片后觀察到：45#鋼掛片（A-105，A-104兩塊掛片的掛孔四周有輕微腐蝕；其余掛片均光亮）。20#鋼掛片（均無明顯腐蝕，光亮）。4.小結(jié)硼砂量一定的情況下，緩蝕能力隨NO2-量增加而增強(qiáng)。NO-2含量在10001500ppm時(shí)，對(duì)碳鋼的緩蝕能力都已經(jīng)很好。3.1.3各配方的pH值變化情況表3-9 鉬系與硼系的pH值變化情況序號(hào)pH值鉬系復(fù)合緩蝕劑硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑第一組第二組第一組第二組1234123456pH起10.2010.4510.6010.569.309.3

36、19.549.259.209.30pH終9.608.309.599.439.279.269.549.229.189.27從表中可以得出鉬系復(fù)合緩蝕劑的pH值變動(dòng)幅度較大，是因?yàn)樵撆浞绞褂昧姿徕c作為緩沖劑，其緩沖容量較小，致使pH值下降，對(duì)腐蝕速率的增大存在潛在的影響。而硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑的pH值很穩(wěn)定，容易控制。3.2鑄鐵掛片試驗(yàn)3.2.1鉬系復(fù)合緩蝕劑1.組分本配方參照XX核電廠的現(xiàn)行配方，在Mo相同含量的情況下，改變亞硝酸鈉含量來觀察NO2-對(duì)鑄鐵的緩蝕效果。表3-10 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)Na2MoO42H2ONaNO2Na3PO412H2O19090062.529012

37、0062.5390150062.5490200062.52.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-11 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)140h29.3583 29.3008 57.5 2633 0.608240h29.1409 29.1199 21.0 2633 0.222340h28.8140 28.7958 18.2 2628 0.192440h28.9689 28.9816 7.3 2628 0.0773.試片觀察 試片掛入不久觀察到：各配方中的試片表面均有氣泡吸附。配方中1的鑄鐵片在掛入不到半小時(shí)就有鐵銹生成；數(shù)小時(shí)后整塊掛片表面全

38、是黃色鐵銹，瓶底也有少量粒狀鐵銹。配方2和配方3中的鑄鐵片也出現(xiàn)類似現(xiàn)象，但時(shí)間稍往后推。配方4中的鑄鐵片只有輕微腐蝕,但瓶底沉淀比前三個(gè)配方中的少。4.小結(jié)從表3-11中的各腐蝕速率可知：鉬系復(fù)合緩蝕劑對(duì)鑄鐵片的緩蝕能力很差。隨著NO2-的增加，溶液的緩蝕能力有所增強(qiáng)（即NaNO2對(duì)鑄鐵有一定的緩蝕能力），但腐蝕速率仍很大，需探索更好的緩蝕配方。3.2.2硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑第一組1.組分表3-12 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O1200010002200015003200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-13 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片

39、時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)1120h28.7978 28.7972 0.6 2628 0.0022120h28.8089 28.8086 0.3 2628 0.0013120h28.8168 28.8167 0.1 2628 0.000363.試片觀察 取出試片后觀察到：配方中1的鑄鐵片發(fā)暗，并有輕微腐蝕，瓶底有少量沉淀。配方2中的鑄鐵片各棱邊有腐蝕，瓶底也有沉淀。配方3中的鑄鐵片無明顯腐蝕，光亮。4.小結(jié)硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑對(duì)鑄鐵片的緩蝕能力很好，并且隨著硼砂量的增加而增強(qiáng)。一般地硼砂的含量控制在15002000ppm。第二組 上述配方只表明硼砂量多少對(duì)

40、鑄鐵的緩蝕能力，現(xiàn)在來討論亞硝酸鈉對(duì)鑄鐵的緩蝕能力。1.組分表3-14 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O490020005100020006150020007200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-15 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)4120h28.7921 28.7912 0.9 2620 0.0025120h28.8134 28.8131 0.3 2628 0.0016120h28.7686 28.7684 0.2 2628 0.00077120h28.8168 28.8167 0.1 2628 0.000363.試片觀察 取出試片后觀察到：配方4和配方5的鑄鐵片掛孔出有輕微腐蝕，其余地方光亮。配方6和配方7中的鑄鐵片基本上沒有腐蝕，均光亮。4.小結(jié)NaNO2的含量也影響溶液的緩蝕能力，一般地NaNO2的量控制在10001500ppm時(shí)溶液緩蝕能力已很好。3.2.3 各配方緩蝕能力的比較作“鑄鐵腐蝕速率與NaNO2量的關(guān)系”圖（縱坐標(biāo)為腐蝕速率，橫坐標(biāo)為NaNO2變化量