鈦管蒸發器在酸性溶液中的防腐防垢

邸萬山

摘 要：該文采用陽極鈍化法對鈦管蒸發器表面進行鈍化，研究了溶液在不同酸度、端電壓、鈍化時間下對鈍化膜形成的影響。試驗結果表明，溶液酸度[H+]≤4 mol/L，鈦管保持端電壓在2.0～2.5 V，鈍化時間在30 h以上，鈦管表面可以形成完整鈍化膜，可實現在酸性溶液中連續蒸發。鈍化后的鈦管表面光滑，通電時鈦管表面存在電離層，不產生污垢，達到了防腐蝕、防結垢的目的。

關鍵詞：鈍化 鈦管蒸發器 酸性溶液 端電壓 防腐蝕 防結垢

中圖分類號：TQ051.62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0012-02

化工生產中，由于金屬導熱性好、熱效率高。因此，常用金屬管（如銅管、鈦管等）通入導熱油作為蒸發器蒸發溶劑，降低生產成本[1]。但是，在蒸發酸性溶液時，金屬管蒸發器在高溫、酸性溶液中容易被腐蝕形成“沙眼”，導致金屬管蒸發器被擊穿漏油，使金屬管蒸發器報廢影響生產，增加生產成本。同時，長時間蒸發會在蒸發器表面形成堅固的污垢。污垢導熱性差，使蒸發器熱效率降低。而且這種污垢堅硬難以處理，不僅使蒸發不能連續進行，而且影響蒸發器使用壽命[2]。目前常用的防腐蝕方法：一是保護緩蝕劑法；二是電化學保護法[4]。這些方法雖然能夠一定程度上起到防腐蝕作用，但防腐蝕效果不理想。同時不能防止結垢。

該文采用陽極鈍化法對鈦管進行鈍化。鈍化處理后，在鈦管表面形成致密鈍化膜，阻止鈦管與酸的反應。而且鈦管鈍化膜表面光滑防止污垢的形成。鈍化膜與基體的結合力強，使金屬的耐腐蝕性得到極大改善，能有效阻止污垢的形成。起到防腐蝕、防結垢的作用。

1 材料和方法

1.1 儀器、材料

鈦管：工業鈦管蒸發器所用鈦管。其余化學試劑均為國產分析純試劑；鈦管的預處理：首先用280#、400#、600#水砂紙逐級打磨。然后用丙酮、無水乙醇沖洗、最后用蒸餾水超聲清洗后干燥備用；低壓直流電源；酸性硫酸鋁試液。

1.2 實驗方法

將低壓直流電源正極與鈦管連接作為陽極，負極與不銹鋼片連接作為陰極。將鈦管、不銹鋼片置于盛有酸性硫酸鋁溶液中構成閉合電路。在不同酸度、端電壓、時間下鈍化鈦管。通電后當電流無明顯變化時表明鈦管表面鈍化完成。

2 結果與討論

2.1 酸度對鈦管鈍化的影響

如圖1所示，通電后，銀白色鈦管表面的金屬光澤逐漸消失，銀白色表面逐漸呈灰白色。處理后的鈦管表面形成了一層灰白色的鈍化膜，部分地方的表面呈淬藍色。用渦流測厚儀測得鈍化膜的厚度。結果表明，隨著溶液酸度的增加，鈍化膜的厚度逐漸減小。當溶液[H+]≥4 mol/L時，其鈍化膜的厚度約為15 μm。因此，在使用鈦管蒸發器蒸發溶液時，溶液的酸度不宜過高，應控制在[H+]≤4 mol/L。

2.2 端電壓對鈦管鈍化的影響

如圖2所示，隨著端電壓的升高，鈍化膜的厚度逐漸增加，而且鈍化時間減少。當鈍化膜的厚度達到28μm后增加緩慢。當端電壓高于2.5 V時溶液中的水分解加快。因此，在使用鈦管蒸發器蒸發溶液時，端電壓應控制在2.5 V以下。

2.3 通電時間對鈦管鈍化的影響

對鈦管進行不同鈍化時間后陽極產物的EDX能譜分析。由表1可以看出，隨著鈍化時間的增加，陽極產物氧含量逐漸升高。當反應時間為10 h后，產物中氧鈦的原子比已達到1∶1，較未鈍化前氧含量增高。當反應時間為30 h后，產物中氧鈦的原子比已達到2∶1，鈦管被氧化完全。

3 結語

綜合上述試驗結果，鈦管保持鈦管端電壓2.0～2.5 V，溶液酸度為[H+]≤4 mol/L，溶液溫度t<150 ℃，鈍化時間在30 h以上，鈦管表面可以形成完整鈍化膜。可用于蒸發酸性溶液。由于鈦管表面鈍化膜光滑，并且表面存在電離層，不產生污垢，達到了防腐蝕、防結垢的目的。

參考文獻

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