循环水缓蚀阻垢剂腐蚀性能评价

袁新民,戴彦

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.湖南湘电试验研究院有限公司，湖南长沙410007)

循环水缓蚀阻垢剂腐蚀性能评价

袁新民1,戴彦2

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.湖南湘电试验研究院有限公司，湖南长沙410007)

采用旋转挂片试验、电化学测试等手段评价某缓蚀阻垢剂在浓缩倍率为2.5和3的火电厂循环水中的腐蚀性能。结果表明，该缓蚀阻垢剂对碳钢只有在加入量大于或等于10mg/L下才具有缓蚀效果。电化学试验结果与旋转挂片试验结果相符。

缓蚀阻垢剂；循环冷却水；腐蚀

1 前言

某电厂循环冷却水采用二次循环,实际运行浓缩倍率为2.5倍,设2台9 000m2的冷却塔,循环冷却水补充水为资江河水,凝汽器管材为TP304不锈钢,输水管道为Q235碳钢。运行以来循环水管道的腐蚀问题较为突出。文章描述选用某缓蚀阻垢剂对该电厂的循环冷却水进行模拟试验情况,评价该缓蚀阻垢剂的缓蚀性能。该电厂源水的分析结果见表1。

2 试验要求

2.1 试验材料

根据对电厂的循环水补水水质测试结果,选用无水氯化钙、氯化镁和碳酸氢钠分别溶于水配成模拟水进行阻垢率测试。试验模拟水按源水的5.0倍进行配制 (即模拟水的硬度为10.00 mol/L,Ca2＋为171.85mg/L,Mg2＋为17.00mg/L；碱度为7.20 mmol/L)。溶液配制时药品加入的先后顺序为:氯化钙、氯化镁、缓蚀阻垢剂、碳酸氢钠。

用烧杯取某电厂循环水的补充水,加入缓蚀阻垢剂,加入量分别为6 mg/L及10 mg/L,再放入45℃水浴锅进行蒸发浓缩2.5倍、3倍,制成腐蚀试验用水。腐蚀试验用水相关参数见表2。

腐蚀挂片采用的材料为Q235,TP304,HSn70－1A；试样规格为50mm×25mm×2mm。制作好的腐蚀挂片用无水乙醇除去表面残余油污,冷风吹干后称重。

电化学测试采用的材料为Q235,TP304,纯铜(代替 HSn70-1A铜),将原材料加工成10 mm× 10mm×3 mm,一面用铜线焊接,另一面 (测试面)用240＃,600＃,1000＃金相砂纸逐级打磨至镜面光亮,测试面之外的部位用环氧树脂密封起来,待环氧树脂固化后用无水乙醇除去测试面油污、冷风吹干后备用。

2.2 试验方法

试验在恒温水浴锅中进行,在2 500 mL烧杯中加入配制好的2 000 mL水样,并加入相应浓度的水稳剂,在45℃条件下保持24 h,冷却至室温,过滤后取水样测定其硬度、碱度等,计算阻垢效率。

旋转挂片试验按参考文献 〔1〕的要求进行。首先在烧杯中加入适量配制好的试验用水,然后将烧杯置于恒温水浴试验装置中,待溶液温度达到45±1℃时挂入试片,试液体积与试片面积比为30 mL/cm2。启动仪器,使试片按0.35±0.02m/s的线速度转动,开始计时。为了保持溶液浓度恒定,每隔4 h补加1次除盐水。试验结束后取出试片并观察其表面形貌,除去试片表面锈蚀产物,烘干后称重,计算腐蚀速率。

电化学测试仪器采用IM6ex电化学工作站,以饱和甘汞电极为参比电极,大面积铂片作为辅助电极,待测金属试样为工作电极。极化测量采用塔菲尔外推法及线性计划法,塔菲尔外推法电位测量范围为相对开路电位±120mV,线性极化法电位测量范围为相对开路电位±10 mV,扫描速率均为0.2 mV/s。

3 试验结果分析

3.1 静态阻垢试验

阻垢效率计算结果如表3所示。

从表3可以看出,该缓蚀阻垢剂其阻垢性能良好,在加药量为10 mg/L其阻垢率为92.59%,表现出较好的阻垢性能；在30mg/L加药量下阻垢率达到97.28%,阻垢性能明显得到提高。

3.2 旋转挂片试验

旋转挂片试验结束后,取出试片除去表面腐蚀产物后干燥称重,其表面形貌如图1所示。

通过试验观察可以看出,无论浓缩倍率、加药量大小,TP304在试验周期内始终没有发生腐蚀,表面光滑平整,呈现金属光泽；HSn70-1A表面覆盖一层蓝紫色膜,浓缩倍率为2.5时形成的膜覆盖面较浓缩倍率为3时的覆盖面要广,且颜色更深,但表面均未见明显腐蚀坑；在加入6mg/L缓蚀阻垢剂试验中 Q235钢表面则发生了严重的局部腐蚀,腐蚀产物呈棕红色,疏松多孔；加入量为10 mg/L缓蚀阻垢剂试验中Q235钢表面则在局部发生较明显腐蚀,腐蚀产物呈棕红色或暗红色,腐蚀产物疏松。旋转挂片试验数据见表4。

根据工业设计要求〔2〕:对铜和不锈钢设备的腐蚀速率应＜0.005mm/a,对碳钢的腐蚀速率应该＜0.075mm/a。结合计算数据及表面征状可知,该缓蚀阻垢剂对TP304不锈钢、HSn70-1A铜缓蚀作用明显,这2种材料在不同浓缩倍率、不同缓蚀剂浓度下的腐蚀速率均＜0.005mm/a；在不同浓缩倍率下,该缓蚀阻垢剂只有在加入量为10mg/L时才对Q235碳钢具有缓蚀作用,此时的腐蚀速率分别为0.070 0 mm/a,0.073 0 mm/a,略低于要求的0.075mm/a。

3.3 电化学极化测试

根据Q235钢、TP304不锈钢、纯铜在腐蚀液中的电化学行为 (Tafel极化曲线),由腐蚀分析软件计算出的腐蚀速率见表5。

由表5可知,Q235碳钢的自腐蚀电位均低于TP304不锈钢、纯铜,而自腐蚀电流密度均高于其余2种材料,腐蚀速率较大。对于Q235碳钢而言,在不同浓缩倍率下缓蚀阻垢剂加入量为10 mg/L时其腐蚀速率分别为0.073 mm/a,0.0735 mm/a,小于0.075mm/a,满足工业设计要求；对于纯铜而言,缓蚀阻垢剂的浓度为10mg/L时腐蚀速率小于0.005mm/a,满足工业设计要求；当浓度为6mg/L、浓缩倍率为2.5时腐蚀速率为0.006 8 mm/a,稍大于0.005mm/a。电化学测试结果与旋转挂片试验结果基本一致。

4 结论

由静态阻垢试验可知,本文研究的缓蚀阻垢剂在浓度为30mg/L时阻垢率达到97.28%,表现出较好的阻垢性能。通过旋转挂片试验与电化学极化测试可知,其对TP304不锈钢、HSn70—1A铜符合工业设计要求；对Q235碳钢而言,当缓蚀阻垢剂浓度为10mg/L时,浓缩倍率为2.5和3两种情况下的腐蚀过程均得到抑制。另外,极化测试结果与旋转挂片试验结果相吻合,电化学极化测试可成为一种可以快速筛选缓蚀剂的方法。

〔1〕GB/T 18175—2000水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法〔S〕.北京:中国标准出版社,2000.

〔2〕GB 50050—2007工业循环冷却水处理设计规范 〔S〕.北京:中国标准出版社,2007.

〔3〕DL/T 806—2013火力发电厂循环水用阻垢缓蚀剂 〔S〕.北京:中国电力出版社,2013.

〔4〕高秀山,杨东方.火电厂循环冷却水处理 〔M〕.北京:中国电力出版社,2002.

〔5〕姜琪,闫锟,许建学.火电厂循环水处理水质稳定剂阻垢性能评价方法的研究 〔J〕.热力发电,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