三种金属材料在生活污水中的耐腐蚀性能及缓蚀剂研究

安洋，褚文玮，赵婧

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

三种金属材料在生活污水中的耐腐蚀性能及缓蚀剂研究

安洋，褚文玮，赵婧

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

本文研究了20号碳钢、镀锌钢、304不锈钢三种金属材料在模拟生活污水中的腐蚀情况。通过浸泡腐蚀实验，利用失重法得到三种金属材料在静态腐蚀介质中的腐蚀速率，分析出适合于生活污水系统的金属材料。同时，选择两种典型的常见缓蚀剂对于该环境下金属的缓蚀作用进行了研究，给出了在不更换腐蚀金属管道的情况下，应用缓蚀剂方法解决金属管道腐蚀问题的思路。

金属；生活污水；腐蚀；缓蚀剂

生活污水水质复杂，通常含有大量无机物、有机物、微生物，对于金属管道腐蚀严重［1，2］，近年来，人居住房用水管道堵塞与金属管道腐蚀问题不无关联，一些住房已更换PVC管道，而对于大型生活污水处理厂一般采用金属管道。一些污水处理管道由于长年浸泡在污水中已经出现腐蚀问题。本文通过对比三种不同金属在模拟生活污水中的腐蚀现象研究，分析了适用于生活污水系统的金属管道材料。同时，考虑到一些生活污水系统中的金属管道出现了严重的腐蚀问题，以往的解决方法是直接更换腐蚀管道，这可能造成大的工程问题，而在某些领域应用较为广泛的缓蚀剂方法有可能解决这一问题，因此，笔者研究了两种不同类型缓蚀剂在此环境中对常用于生活污水系统中的镀锌钢材料的缓蚀作用，试图为这一方法提供思路。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与水质

试验金属材料：本试验采用购买的20#碳钢、镀锌钢、304不锈钢金属挂片，长5cm，宽2.5cm，厚0.2cm。

水质：经过对研究的生活污水的水质分析，试验采用模拟的生活污水，模拟水水质各参数如表1所示。

表1 生活污水水质参数

1.2 试验方法

采用失重法，分别将20#碳钢、镀锌钢、304不锈钢金属挂片半浸在模拟生活污水中，定期更换新的污水，常温下观察腐蚀形貌，并定期取出，去除掉表面腐蚀产物后称重。

2 结果与讨论

经过长时间浸泡，三种金属腐蚀情况差异明显，如图1所示。

图1 三种金属在生活污水中的失重曲线

由图1中可见，三种金属在生活污水中的腐蚀速率不同，20#碳钢随浸泡时间的增加失重持续增大，且速率增大，腐蚀速率最大。镀锌钢腐蚀在短时间的浸泡中（实验中为前40d）表面几乎没有变化，而随浸泡时间的增加，慢慢开始出现腐蚀，而后加快。不锈钢在整个实验中未产生腐蚀现象。

三种金属腐蚀现象的不同是因为碳钢本身不具备抗腐蚀性能，很容易被介质腐蚀，而镀锌钢表面的镀锌层在一定程度上可以起到抗腐蚀作用，但当金属长期在介质中浸泡，金属基体表面的缺陷可能在某一次自修复过程中未能完成修复，而这些缺陷的存在就成为腐蚀的中心。不锈钢的自钝化性有效地使金属基本免于腐蚀。经过观察可以看到碳钢的腐蚀发生在整个金属表面，而镀锌钢的腐蚀发生在表面的某些局部区域，并未漫延到整个金属表面。这也正说明了镀锌钢表面镀锌层的抗腐蚀作用。

为研究缓解金属腐蚀的方法，选取生活污水中腐蚀性能居中的镀锌钢作为研究对象，我们分别以一种液态有机含磷药剂A和一种强氧化性无机缓蚀剂B加入到生活污水中，并观察金属腐蚀情况。A加入量为原水量的1%，B加入量为10mmol/L。药剂A加入这样的水质后经过短短十几天镀锌钢表面已经出现明显的腐蚀，这说明这种药剂使得水质里某些成分发生了变化，加速了镀锌钢的腐蚀反应；而药剂B加入后连续测量镀锌钢金属片质量无明显变化，说明其有明显缓蚀效果，如图2所示。

经分析发现，两种药剂对生活污水中的微生物均有抑制作用，但对腐蚀的影响却相反，说明微生物对金属腐蚀的影响还不明确，需要进一步研究。而药剂A因自身呈弱酸性，对镀锌钢表面锌保护层有破坏作用，因而不但没有起到缓解腐蚀的作用，反而加速了腐蚀的发生；而药剂B因自身的强氧化特性，可迅速修复被腐蚀的金属表面，而起到了很好的缓蚀作用。

图2 药剂A和B对镀锌钢腐蚀影响曲线

3 结论

3.1 碳钢与镀锌钢长期浸泡在生活污水中均会产生腐蚀，而碳钢腐蚀面积更大，属于全面腐蚀，腐蚀过程中金属损失也较大；而镀锌钢由于表面抗腐蚀镀层的存在，没有发生全面腐蚀，而发生局部腐蚀，金属损失较少，但长期这种腐蚀的危害性会更大。不锈钢在生活污水中耐腐蚀性能很好，几乎不发生腐蚀。

3.2 有文献［3］表明细菌的存在可能是导致金属在生活污水中腐蚀的重要因素，但从本次实验研究中未得出相关结果，因此具体腐蚀机理有待进一步验证。

3.3 通过对镀锌钢在分别添加了药剂A和药剂B的生活污水中的腐蚀实验，发现有机缓蚀剂A不但不能起到缓蚀作用，反而加速了金属的腐蚀，而缓蚀剂B对其有明显的缓蚀作用，说明强氧化性缓蚀剂对其具有一定的缓蚀作用。

［1］马建旗.城市污水处理厂钢制设备的腐蚀与防护［J］.材料保护. 2006（2）.39（2）:63-64.

［2］陈朝晖.生活污水对城市排水管道的腐蚀作用研究［J］.工程力学（增刊）2003:467-469.

［3］韩静云.污水中好氧菌对混凝土排污管管壁腐蚀的研究［J］.混凝土与水泥制品.2001（6）.（3）:23-25.

The research of corrosion resistance and inhibitor of three kinds of metal in domestic sewage

AN Yang，CHU Wen-wei，ZHAO Jing
（Tianjin Bohai Vocational Technical college，Tianjin 300402）

This paper studies the corrosion state of 20#carbon steel，Galvanized Steel and 304 stainless steel in simulated domestic sewage.The corrosion rate of the metals are obtained by immersion test，used weight loss method，and the inhibition of two kinds of inhibitors A and B are researched.

metal；domestic sewage；corrosion；inhibitor

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.004

TU503

A

1008-1267（2016）05-0010-02

2016-04-09