循環水緩蝕阻垢劑腐蝕性能評價

袁新民,戴彥

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.湖南湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙410007)

循環水緩蝕阻垢劑腐蝕性能評價

袁新民1,戴彥2

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.湖南湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙410007)

采用旋轉掛片試驗、電化學測試等手段評價某緩蝕阻垢劑在濃縮倍率為2.5和3的火電廠循環水中的腐蝕性能。結果表明，該緩蝕阻垢劑對碳鋼只有在加入量大于或等于10mg/L下才具有緩蝕效果。電化學試驗結果與旋轉掛片試驗結果相符。

緩蝕阻垢劑；循環冷卻水；腐蝕

1 前言

某電廠循環冷卻水采用二次循環,實際運行濃縮倍率為2.5倍,設2臺9 000m2的冷卻塔,循環冷卻水補充水為資江河水,凝汽器管材為TP304不銹鋼,輸水管道為Q235碳鋼。運行以來循環水管道的腐蝕問題較為突出。文章描述選用某緩蝕阻垢劑對該電廠的循環冷卻水進行模擬試驗情況,評價該緩蝕阻垢劑的緩蝕性能。該電廠源水的分析結果見表1。

2 試驗要求

2.1 試驗材料

根據對電廠的循環水補水水質測試結果,選用無水氯化鈣、氯化鎂和碳酸氫鈉分別溶于水配成模擬水進行阻垢率測試。試驗模擬水按源水的5.0倍進行配制 (即模擬水的硬度為10.00 mol/L,Ca2＋為171.85mg/L,Mg2＋為17.00mg/L；堿度為7.20 mmol/L)。溶液配制時藥品加入的先后順序為:氯化鈣、氯化鎂、緩蝕阻垢劑、碳酸氫鈉。

用燒杯取某電廠循環水的補充水,加入緩蝕阻垢劑,加入量分別為6 mg/L及10 mg/L,再放入45℃水浴鍋進行蒸發濃縮2.5倍、3倍,制成腐蝕試驗用水。腐蝕試驗用水相關參數見表2。

腐蝕掛片采用的材料為Q235,TP304,HSn70－1A；試樣規格為50mm×25mm×2mm。制作好的腐蝕掛片用無水乙醇除去表面殘余油污,冷風吹干后稱重。

電化學測試采用的材料為Q235,TP304,純銅(代替 HSn70-1A銅),將原材料加工成10 mm× 10mm×3 mm,一面用銅線焊接,另一面 (測試面)用240＃,600＃,1000＃金相砂紙逐級打磨至鏡面光亮,測試面之外的部位用環氧樹脂密封起來,待環氧樹脂固化后用無水乙醇除去測試面油污、冷風吹干后備用。

2.2 試驗方法

試驗在恒溫水浴鍋中進行,在2 500 mL燒杯中加入配制好的2 000 mL水樣,并加入相應濃度的水穩劑,在45℃條件下保持24 h,冷卻至室溫,過濾后取水樣測定其硬度、堿度等,計算阻垢效率。

旋轉掛片試驗按參考文獻 〔1〕的要求進行。首先在燒杯中加入適量配制好的試驗用水,然后將燒杯置于恒溫水浴試驗裝置中,待溶液溫度達到45±1℃時掛入試片,試液體積與試片面積比為30 mL/cm2。啟動儀器,使試片按0.35±0.02m/s的線速度轉動,開始計時。為了保持溶液濃度恒定,每隔4 h補加1次除鹽水。試驗結束后取出試片并觀察其表面形貌,除去試片表面銹蝕產物,烘干后稱重,計算腐蝕速率。

電化學測試儀器采用IM6ex電化學工作站,以飽和甘汞電極為參比電極,大面積鉑片作為輔助電極,待測金屬試樣為工作電極。極化測量采用塔菲爾外推法及線性計劃法,塔菲爾外推法電位測量范圍為相對開路電位±120mV,線性極化法電位測量范圍為相對開路電位±10 mV,掃描速率均為0.2 mV/s。

3 試驗結果分析

3.1 靜態阻垢試驗

阻垢效率計算結果如表3所示。

從表3可以看出,該緩蝕阻垢劑其阻垢性能良好,在加藥量為10 mg/L其阻垢率為92.59%,表現出較好的阻垢性能；在30mg/L加藥量下阻垢率達到97.28%,阻垢性能明顯得到提高。

3.2 旋轉掛片試驗

旋轉掛片試驗結束后,取出試片除去表面腐蝕產物后干燥稱重,其表面形貌如圖1所示。

通過試驗觀察可以看出,無論濃縮倍率、加藥量大小,TP304在試驗周期內始終沒有發生腐蝕,表面光滑平整,呈現金屬光澤；HSn70-1A表面覆蓋一層藍紫色膜,濃縮倍率為2.5時形成的膜覆蓋面較濃縮倍率為3時的覆蓋面要廣,且顏色更深,但表面均未見明顯腐蝕坑；在加入6mg/L緩蝕阻垢劑試驗中 Q235鋼表面則發生了嚴重的局部腐蝕,腐蝕產物呈棕紅色,疏松多孔；加入量為10 mg/L緩蝕阻垢劑試驗中Q235鋼表面則在局部發生較明顯腐蝕,腐蝕產物呈棕紅色或暗紅色,腐蝕產物疏松。旋轉掛片試驗數據見表4。

根據工業設計要求〔2〕:對銅和不銹鋼設備的腐蝕速率應＜0.005mm/a,對碳鋼的腐蝕速率應該＜0.075mm/a。結合計算數據及表面征狀可知,該緩蝕阻垢劑對TP304不銹鋼、HSn70-1A銅緩蝕作用明顯,這2種材料在不同濃縮倍率、不同緩蝕劑濃度下的腐蝕速率均＜0.005mm/a；在不同濃縮倍率下,該緩蝕阻垢劑只有在加入量為10mg/L時才對Q235碳鋼具有緩蝕作用,此時的腐蝕速率分別為0.070 0 mm/a,0.073 0 mm/a,略低于要求的0.075mm/a。

3.3 電化學極化測試

根據Q235鋼、TP304不銹鋼、純銅在腐蝕液中的電化學行為 (Tafel極化曲線),由腐蝕分析軟件計算出的腐蝕速率見表5。

由表5可知,Q235碳鋼的自腐蝕電位均低于TP304不銹鋼、純銅,而自腐蝕電流密度均高于其余2種材料,腐蝕速率較大。對于Q235碳鋼而言,在不同濃縮倍率下緩蝕阻垢劑加入量為10 mg/L時其腐蝕速率分別為0.073 mm/a,0.0735 mm/a,小于0.075mm/a,滿足工業設計要求；對于純銅而言,緩蝕阻垢劑的濃度為10mg/L時腐蝕速率小于0.005mm/a,滿足工業設計要求；當濃度為6mg/L、濃縮倍率為2.5時腐蝕速率為0.006 8 mm/a,稍大于0.005mm/a。電化學測試結果與旋轉掛片試驗結果基本一致。

4 結論

由靜態阻垢試驗可知,本文研究的緩蝕阻垢劑在濃度為30mg/L時阻垢率達到97.28%,表現出較好的阻垢性能。通過旋轉掛片試驗與電化學極化測試可知,其對TP304不銹鋼、HSn70—1A銅符合工業設計要求；對Q235碳鋼而言,當緩蝕阻垢劑濃度為10mg/L時,濃縮倍率為2.5和3兩種情況下的腐蝕過程均得到抑制。另外,極化測試結果與旋轉掛片試驗結果相吻合,電化學極化測試可成為一種可以快速篩選緩蝕劑的方法。

〔1〕GB/T 18175—2000水處理劑緩蝕性能的測定 旋轉掛片法〔S〕.北京:中國標準出版社,2000.

〔2〕GB 50050—2007工業循環冷卻水處理設計規范 〔S〕.北京:中國標準出版社,2007.

〔3〕DL/T 806—2013火力發電廠循環水用阻垢緩蝕劑 〔S〕.北京:中國電力出版社,2013.

〔4〕高秀山,楊東方.火電廠循環冷卻水處理 〔M〕.北京:中國電力出版社,2002.

〔5〕姜琪,閆錕,許建學.火電廠循環水處理水質穩定劑阻垢性能評價方法的研究 〔J〕.熱力發電,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