三種金屬材料在生活污水中的耐腐蝕性能及緩蝕劑研究

安洋，褚文瑋，趙婧

（天津渤海職業技術學院，天津 300402）

三種金屬材料在生活污水中的耐腐蝕性能及緩蝕劑研究

安洋，褚文瑋，趙婧

（天津渤海職業技術學院，天津 300402）

本文研究了20號碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼三種金屬材料在模擬生活污水中的腐蝕情況。通過浸泡腐蝕實驗，利用失重法得到三種金屬材料在靜態腐蝕介質中的腐蝕速率，分析出適合于生活污水系統的金屬材料。同時，選擇兩種典型的常見緩蝕劑對于該環境下金屬的緩蝕作用進行了研究，給出了在不更換腐蝕金屬管道的情況下，應用緩蝕劑方法解決金屬管道腐蝕問題的思路。

金屬；生活污水；腐蝕；緩蝕劑

生活污水水質復雜，通常含有大量無機物、有機物、微生物，對于金屬管道腐蝕嚴重［1，2］，近年來，人居住房用水管道堵塞與金屬管道腐蝕問題不無關聯，一些住房已更換PVC管道，而對于大型生活污水處理廠一般采用金屬管道。一些污水處理管道由于長年浸泡在污水中已經出現腐蝕問題。本文通過對比三種不同金屬在模擬生活污水中的腐蝕現象研究，分析了適用于生活污水系統的金屬管道材料。同時，考慮到一些生活污水系統中的金屬管道出現了嚴重的腐蝕問題，以往的解決方法是直接更換腐蝕管道，這可能造成大的工程問題，而在某些領域應用較為廣泛的緩蝕劑方法有可能解決這一問題，因此，筆者研究了兩種不同類型緩蝕劑在此環境中對常用于生活污水系統中的鍍鋅鋼材料的緩蝕作用，試圖為這一方法提供思路。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料與水質

試驗金屬材料：本試驗采用購買的20#碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼金屬掛片，長5cm，寬2.5cm，厚0.2cm。

水質：經過對研究的生活污水的水質分析，試驗采用模擬的生活污水，模擬水水質各參數如表1所示。

表1 生活污水水質參數

1.2 試驗方法

采用失重法，分別將20#碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼金屬掛片半浸在模擬生活污水中，定期更換新的污水，常溫下觀察腐蝕形貌，并定期取出，去除掉表面腐蝕產物后稱重。

2 結果與討論

經過長時間浸泡，三種金屬腐蝕情況差異明顯，如圖1所示。

圖1 三種金屬在生活污水中的失重曲線

由圖1中可見，三種金屬在生活污水中的腐蝕速率不同，20#碳鋼隨浸泡時間的增加失重持續增大，且速率增大，腐蝕速率最大。鍍鋅鋼腐蝕在短時間的浸泡中（實驗中為前40d）表面幾乎沒有變化，而隨浸泡時間的增加，慢慢開始出現腐蝕，而后加快。不銹鋼在整個實驗中未產生腐蝕現象。

三種金屬腐蝕現象的不同是因為碳鋼本身不具備抗腐蝕性能，很容易被介質腐蝕，而鍍鋅鋼表面的鍍鋅層在一定程度上可以起到抗腐蝕作用，但當金屬長期在介質中浸泡，金屬基體表面的缺陷可能在某一次自修復過程中未能完成修復，而這些缺陷的存在就成為腐蝕的中心。不銹鋼的自鈍化性有效地使金屬基本免于腐蝕。經過觀察可以看到碳鋼的腐蝕發生在整個金屬表面，而鍍鋅鋼的腐蝕發生在表面的某些局部區域，并未漫延到整個金屬表面。這也正說明了鍍鋅鋼表面鍍鋅層的抗腐蝕作用。

為研究緩解金屬腐蝕的方法，選取生活污水中腐蝕性能居中的鍍鋅鋼作為研究對象，我們分別以一種液態有機含磷藥劑A和一種強氧化性無機緩蝕劑B加入到生活污水中，并觀察金屬腐蝕情況。A加入量為原水量的1%，B加入量為10mmol/L。藥劑A加入這樣的水質后經過短短十幾天鍍鋅鋼表面已經出現明顯的腐蝕，這說明這種藥劑使得水質里某些成分發生了變化，加速了鍍鋅鋼的腐蝕反應；而藥劑B加入后連續測量鍍鋅鋼金屬片質量無明顯變化，說明其有明顯緩蝕效果，如圖2所示。

經分析發現，兩種藥劑對生活污水中的微生物均有抑制作用，但對腐蝕的影響卻相反，說明微生物對金屬腐蝕的影響還不明確，需要進一步研究。而藥劑A因自身呈弱酸性，對鍍鋅鋼表面鋅保護層有破壞作用，因而不但沒有起到緩解腐蝕的作用，反而加速了腐蝕的發生；而藥劑B因自身的強氧化特性，可迅速修復被腐蝕的金屬表面，而起到了很好的緩蝕作用。

圖2 藥劑A和B對鍍鋅鋼腐蝕影響曲線

3 結論

3.1 碳鋼與鍍鋅鋼長期浸泡在生活污水中均會產生腐蝕，而碳鋼腐蝕面積更大，屬于全面腐蝕，腐蝕過程中金屬損失也較大；而鍍鋅鋼由于表面抗腐蝕鍍層的存在，沒有發生全面腐蝕，而發生局部腐蝕，金屬損失較少，但長期這種腐蝕的危害性會更大。不銹鋼在生活污水中耐腐蝕性能很好，幾乎不發生腐蝕。

3.2 有文獻［3］表明細菌的存在可能是導致金屬在生活污水中腐蝕的重要因素，但從本次實驗研究中未得出相關結果，因此具體腐蝕機理有待進一步驗證。

3.3 通過對鍍鋅鋼在分別添加了藥劑A和藥劑B的生活污水中的腐蝕實驗，發現有機緩蝕劑A不但不能起到緩蝕作用，反而加速了金屬的腐蝕，而緩蝕劑B對其有明顯的緩蝕作用，說明強氧化性緩蝕劑對其具有一定的緩蝕作用。

［1］馬建旗.城市污水處理廠鋼制設備的腐蝕與防護［J］.材料保護. 2006（2）.39（2）:63-64.

［2］陳朝暉.生活污水對城市排水管道的腐蝕作用研究［J］.工程力學（增刊）2003:467-469.

［3］韓靜云.污水中好氧菌對混凝土排污管管壁腐蝕的研究［J］.混凝土與水泥制品.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