油污染对循环冷却水系统的影响研究

2013-07-18何亮

冶金动力 2013年5期

何亮

（太钢不锈钢股份有限公司能源动力总厂，山西太原 030003）

1 引言

在工业生产中，冷却水占工业用水的60%～80%，因此重复利用冷却用水是工业生产节水中最重要的部分[1]。循环冷却水具有腐蚀性、易产生沉积物、易发生微生物繁殖的特点，这也是循环冷却水处理所要面对的三个问题，即腐蚀控制、沉积物控制以及微生物控制[2]。循环冷却水在生产运行过程中会大量接触换热设备，时有换热介质泄漏的情况发生，造成循环水系统被污染。不同的介质及介质的含量对水质的影响各不相同[3]，目前工业生产中换热设备使用较多的为油介质，泄漏后直接造成水质参数如浊度、水中总油含量大幅度升高，进而加大腐蚀、微生物控制的难度，且油污长期累积于设备表面，会降低设备的换热效果[4]、[5]。

本文在通过模拟循环冷却水运行过程，应用失重法测定了腐蚀速率，通过电化学测试技术初步建立腐蚀动力学模型，以探讨其腐蚀机理；并对其微生物滋生情况进行监控，以考察不同程度的油污染对循环水系统腐蚀行为、微生物滋生情况的影响。

2 实验部分

2.1 主要试剂及仪器：壳牌46#机油；标准碳钢试片，A3，50mm×25mm×2mm；QYDM 型动态模拟实验装置。

2.2 实验方法

2.2.1 水样分析

实验用水为取自太钢冷轧净循环冷却水，补水为除盐水水质参数见表1。

表1 实验用水水质参数

2.2.2 循环水模拟测试

利用QYDM 型动态模拟实验装置对现场情况进行实际模拟，试验周期10 天，循环水量150 L/h，循环水槽贮水量150～220 L，每8 h 进行一次补水。

2.2.3 腐蚀速率的测定——失重法

在模拟实验装置内利用A3 碳钢试片进行腐蚀速率监测，停止实验后，按照公式计算腐蚀速率：

式中X 为腐蚀率，mm/a；m 为试片质量损失，g；m0为试片酸洗空白试验质量损失，g；，S 为试片表面积，cm2；ρ 为试片密度，g/cm3；t 为试验时间，h；

2.2.4 电化学测试——极化曲线

采用CS300 腐蚀电化学测试系统，以动电位扫描法（扫描速率0.5 mv/s，扫描范围相对开路电位从-0.52V～+1.5V）得到极化曲线。

2.2.5 微生物滋生情况的监测

采用HG/T 4207-2011 工业循环冷却水异养菌菌数测定——平皿计数法对模拟水样异养菌滋生情况进行测定。

3 结果与分析

3.1 油含量对腐蚀速率的影响

经失重法测定了不同油含量情况下A3 试片的腐蚀速率，（油含量为体积百分比，下同）如图1。

图1 不同浓度油含量冷却水的腐蚀速率

由图1 可以看出，随着水中油含量的升高，碳钢腐蚀速率也不断升高，但当油含量大于0.3%后，腐蚀速率开始出现明显下降。为了更好的了解含油冷却水的腐蚀行为，采用电化学测试方法扫描了不同浓度油含量水样的碳钢极化曲线，如图2 所示。

图2 不同浓度油含量水样的碳钢极化曲线

由图2 可看出，相对于不含油水样的自腐蚀电位，含油水样的自腐蚀电位出现下降，表明含油水样中的碳钢试片更容易达到自腐蚀电位，腐蚀更易发生。除含油量0.5%水样外，其它水样的阳极极化曲线相对不含油水样的均发生明显右移，表明油含量的增加在一定范围内会促进腐蚀行为的发生。而含油量1%的水样极化曲线与不含油水样极化曲线很接近，且其阳极极化曲线出现了明显的钝化区，腐蚀速率由此降低。产生钝化区的原因主要是油滴在水中可吸附在碳钢片上，形成一层油膜，从而对碳钢起到了保护作用。在水中油含量较低时，碳钢片上的油膜不完整，反而造成碳钢试片比表面积下降，加剧了腐蚀的进行。

为了解油份在进入循环冷却水系统后对碳钢表面的影响和腐蚀速率的变化，以含油量0.1%的水样为例，测定了不同时间的腐蚀速率，绘制了腐蚀动力学曲线。如图3 所示。