含铈去污废液对废液储存罐腐蚀性研究

李陈 许明远

南华大学 湖南衡阳 421000

核设施系统与设备经过长期运行，其表面污染一般比较严重，部分设备表面出现深度污染现象。为降低退役过程中，工作人员的受照剂量，减少放射性废物的剂量水平，对污染严重的系统和设备拆除前需要进行去污处理[1]。然而，一般情况下，常规的酸碱去污技术对污染严重的化工工艺系统设备难以奏效，只有强腐蚀性的去污试剂才可以有效的降低其表面的放射性污染水平，其中Ce（Ⅳ）/HNO3去污工艺是一种有效的去污技术。

去污剂当中的Ce（Ⅳ）具有强氧化性，可以腐蚀金属表面，少量未反应的Ce（Ⅳ）会残留在去污废液当中，腐蚀储存罐及废液处理系统影响废液的安全性，因此，需要对废液进行预处理，本处理方法，对处理后的上清液、贮存及处理系统设备腐蚀性问题进行了探讨。

1 实验与方法

1.1 上清液对废水处理系统的腐蚀的检验

根据某公司废液处理设施的设备结构及材质，需要检验经过预处理后的含铈废水上清液是否会腐蚀蒸发系统的设备，以确保废水处理系统的安全。蒸发系统及废液贮存系统中会与上清液接触的设备主要有废液贮槽、预热器、蒸发器、残液槽及其附属管道、阀门等，其主要材质为不锈钢、A3钢、黄铜等。因此，为上清液对蒸发系统的腐蚀作用选用黄铜、A3钢、不锈钢等材料的标准挂片进行30天的常温浸泡腐蚀试验。考虑到放射性废水处理设施的预热器、蒸发器为不锈钢材质，特选用不锈钢挂片进行72小时的90℃高温浸泡腐蚀试验。

1.2 高温下不锈钢腐蚀情况研究

将三块不锈钢标准挂片，编号、称重后，放入含铈废水上清液中浸泡，升温至90℃。持续观察，记录挂片的变化情况，72小时后将挂片取出，称重。将数据统计、分析，计算20年后的腐蚀深度、腐蚀质量。

1.3 常温下黄铜，不锈钢，A3钢腐蚀情况研究

取三块黄铜，三块不锈钢，三块A3钢标准挂片，编号、称重后，放入含铈（Ce3+）废水上清液中浸泡。持续观察，并记录挂片的变化情况。13天后观察金属以及上清液的变化，30天后再做进一步的观察，最后将挂片取出进行称重、数据统计、分析，计算20年后的腐蚀深度、腐蚀质量。

2 实验结果与讨论

2.1 不锈钢高温腐蚀结果

由表1可见，20年后每1m2最大腐蚀预计2107g,腐蚀深度最深约为0.28mm。初步判断在可接受的范围内。

表1 不锈钢高温腐蚀结果

2.2 黄铜常温腐蚀结果

13天后，浸泡黄铜的上清液由无色变为浅蓝色，最终变为深蓝色，30天后将挂片取出，黄铜挂片表面金属光泽消失，并出现绿色铜绿，由表2可见，20年后每1m2最大腐蚀预计19000g,腐蚀深度最深2.25mm。因此，含铈废水上清液对黄铜腐蚀性很强。

表2 黄铜腐蚀结果

2.3 不锈钢常温腐蚀结果

13天后，不锈钢挂片没有明显腐蚀痕迹，挂片表面有金属光泽，30天后取出挂片被浸泡的不锈钢挂片没有出现腐蚀痕迹，溶液没有变化，表3可见，上清液对不锈钢腐蚀较弱，20年预计每1m2最多腐蚀136g，最深腐蚀0.018mm，在可接受的范围内。

表3 不锈钢常温腐蚀结果

2.4 A3常温腐蚀结果

13天后，A3钢挂片出现腐蚀痕迹，溶液没有变化。30天后取出挂片，A3钢挂片腐蚀明显增加，挂片表面有金属光泽，由表4可见，20年后每1m2最大腐蚀预计9200g,腐蚀深度最深1.14mm。初步判定溶液对A3钢的腐蚀较强，但值得说明的是，1号挂片在溶液中的腐蚀在悬挂细绳的小孔与边缘处表现的非常强，锈迹沿挂片下流，沿途腐蚀强烈，而周围光滑表面未见明显腐蚀现象，其余两个挂片无此现象。1号挂片的这种现象，主要是腐蚀电位造成的。在挂片小孔处，形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电位电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的阳离子，这是一个氧化过程即阳极过程。因此，1号挂片的腐蚀属于个例，溶液对A3钢腐蚀性在可接受的范围。

表4 A3腐蚀结果

3 结语

根据某低废水处理系统设计资料，蒸发器、预热器等设备为不锈钢材质，其设备及管道的腐蚀裕量为2mm，经过高温腐蚀试验，20年后，腐蚀深度为0.28mm，小于设计值。废液贮槽材质均为不锈钢，其设计腐蚀裕量为1mm，经常温腐蚀试验，20年后，腐蚀深度为0.018mm，小于设计值。由于系统内部分阀门阀芯为黄铜，20年后，腐蚀深度最大预计为2.25mm，不难发现，含铈废水对铜的腐蚀较强。若长期运行，可能会加大阀门内漏的风险，影响废液处理系统的安全。根据不锈钢的腐蚀结果，可考虑将阀芯材质改为不锈钢。对于可能与含铈废水长期接触的A3钢材质设备，应在设备制造过程中对设备进行无损探伤，检查其是否存在孔隙和微裂纹，从而避免设备在运行过程中出现大量腐蚀的现象，减少设备隐患[2]。