按其动作特点可归纳为手动阀门、动力驱动阀门和自动阀门三类。一般建筑设备系统中所采用的阀门多为低压阀门。表2-31阀门按结构和用途分类表2-32阀门按压力分类截止阀。手动截止阀由阀体、阀瓣、阀盖、阀杆及手轮等组成。热水、蒸汽管道常用减压阀调整介质压力，以满足用户的要求。安全阀的工作压力应与规定的工作压力范围相适应。使用时阀体不易漏水，但密闭性较差，不易关闭严密。......
2023-09-01
生产现场腐蚀监测方法及常用设备
【摘要】：生产现场腐蚀监测方法有挂片法、旁路试验管法、线性极化法和监测换热器法。最简单的方法是在进入冷却塔前装一个引流管，在一个适当的容器内悬挂挂片进行现场检测。正确的方法是加旁路测试装置，在测试装置中放入挂片，定期检测。图5-11 腐蚀挂片的规格冷却水处理中监测时使用的标准腐蚀挂片通常由专门的工厂生产、加工成规定光洁度及尺寸的挂片，打上数码编号。安装前对试验管的处理与对挂片的处理相同。
生产现场腐蚀监测方法有挂片法、旁路试验管法、线性极化法和监测换热器法。其中以挂片法使用最为广泛。
最简单的方法是在进入冷却塔前装一个引流管，在一个适当的容器内悬挂挂片进行现场检测。这种方法较简单，但是没有传热面，流动状态不易达到现场情况。正确的方法是加旁路测试装置，在测试装置中放入挂片，定期检测。旁路测试装置可以是闭合回路，也可以是敞开回路。挂片装置旁路管应当安装在垂直管线上，防止挂片周围有沉淀物积聚或空气，另外用浮子流量计控制流速，使之更接近生产实际。
1.挂片法
挂片法是冷却水系统中最简便、经济、使用最广泛和最经典的腐蚀监测方法。可以测定腐蚀速度、蚀孔密度、蚀孔深度，并了解腐蚀形态。
（1）挂片的材质和规格 腐蚀挂片的材质应与所监测的换热器管子的材质相同。若冷却水系统中有几种不同材质的换热器，则应同时采用相应的几种材质的挂片。
标准腐蚀挂片有两种：Ⅰ型和Ⅱ型，尺寸如图5-11所示。
为了消除边界效应的影响，减少暴露的端面以减少实验的误差，故要求挂片单位质量的表面积要大，边缘面积比较小，即要求薄形挂片。Ⅰ型挂片的边缘效应比Ⅱ型小。
图5-11 腐蚀挂片的规格
冷却水处理中监测时使用的标准腐蚀挂片通常由专门的工厂生产、加工成规定光洁度及尺寸的挂片，打上数码编号。
使用时可按以下步骤进行操作：
①启封后用不锈钢镊子把挂片取出放在滤纸上。
②在盛有蒸馏水的小搪瓷盆中，用脱脂棉擦洗一遍，再用蒸馏水冲洗15s。
③立即置于盛有化学纯无水乙醇的小搪瓷盆中，用脱脂棉擦洗两遍。
④将挂片放在干净滤纸上，用冷风吹干。
⑤用滤纸将挂片包好，放在干燥器中，24h后称重待用。
最好同时使用经预处理（即经清洗和预膜）和未经预处理（即未经清洗和预膜）的两种挂片。挂片的预处理条件应尽可能与所监测的冷却设备（换热器）的预处理条件接近。
（2）挂片的安装 挂片应安装在所监测的换热器的回水管线上，可固定在直径为60mm的有机玻璃管内，有机玻璃管应连接在旁路管上，直接观察挂片的腐蚀情况，逐日进行记录。挂片也可放在特制的冷却水槽中，置于泵房内，连接在循环冷却水的回水管路中。
挂片在冷却水系统中的安装情况如图5-12所示。
图5-12 腐蚀挂片安装方法
挂片固定在带有螺纹塞子的塑料架上，便于取出观察、称重和更换。挂片的两侧都可以与流动的冷却水接触，较接近于换热器中冷却水流动的实际情况。
如果同时使用经预处理的和未经预处理的两种挂片，挂片应该安装两对，两种挂片要交替安装，使冷却水先流过经预处理的挂片。以保证未经处理的挂片能暴露于同样的缓蚀剂浓度中。
（3）监测时间 试片的监测时间一般为30～90d。长年观察时，每次放12个或24个挂片，每月取出1或2片，分别测定腐蚀速度，绘出腐蚀速度-时间曲线。
（4）监测内容 挂片法监测的内容包括：外观检查、腐蚀速度测定和对孔蚀的监测。
①外观检查：观察并记录腐蚀产物的颜色、形态、分布情况等。除去腐蚀产物，经清洗、干燥后，称重精确到0.1mg。
去除腐蚀产物用酸洗方法：对低碳钢用15%HCl+0.5%缓蚀剂常温下浸泡15s；对不锈钢用15% HNO3，常温下浸泡5min；对铜及铜合金用10% H2SO4，常温下浸泡5min；对铝及铝合金用重铬酸钾20g+磷酸28mL于1L水中浸泡30s。
根据挂片的腐蚀情况、冷却水系统的运行条件、金属的材质、所使用的水质稳定剂的特性等因素，确定腐蚀形态，分析产生腐蚀的原因。
②腐蚀速度的测定：由挂片的总表面积、金属的密度、实验时间、挂片的失重，按计算式（5-18）算出金属的腐蚀速度：
式中 ΔW——挂片的失重，mg
S——挂片的总表面积，cm2
ρ——金属的密度，g/cm3（碳钢7.85，不锈钢7.92，黄铜8.50，铝2.70）
t——实验时间，h
③对孔蚀的监测：测定蚀孔深度和蚀孔密度。蚀孔密度是指单位面积上的蚀孔数，而蚀孔深度以挂片上出现的蚀孔最大深度来表示，可用孔深仪、金属切削法、金相显微镜或X光电子能谱仪测量。
（5）挂片法的优点和局限性 挂片法的优点是所需设备简单、费用低、操作容易、结果直观；可同时监测腐蚀速度、蚀孔深度和蚀孔密度，观察腐蚀形态，有助于找出产生腐蚀的原因。
挂片法的局限性是挂片不是一个传热面，而传热面上的腐蚀速度不同于挂片的腐蚀速度；监测周期较长，不易发现冷却水系统中瞬间出现的急剧变化。
2.试验管法
试验管法是以金属试验管代替腐蚀挂片进行监测的一种方法，可以使监测的条件与冷却水在换热器管子中流动的条件更接近。试验管的尺寸一般为（ϕ10×150）mm，长300～500mm。安装前对试验管的处理与对挂片的处理相同。具体装置如图5-13所示。
试验管法虽在某种程度上模拟了冷却水在换热器内管子中流动的条件，但暴露在冷却水中的表面仍然不是传热面。
图5-13 试验管的安装
3.线性极化法
线性极化法又称为极化电阻法，在冷却水系统的腐蚀监测中得到广泛使用。
（1）原理 金属电极从自然腐蚀电位Ecorr被极化到极化电位E时的电位变化ΔE与流过该电极的外测电流密度Δi的比值，称为极化电阻RP。
对于处于自然腐蚀电位下正在腐蚀着的金属电极，根据混合电位理论，可以推导出Stern-Geary关系式：
式中 RP——极化电阻，Ω·cm2
ΔE——电位变化，即E-Ecorr，V
ΔI——外测电流密度，A/cm2
icorr——Ecorr下的腐蚀电流密度，A/cm2
ba和bc——阳极极化曲线和阴极极化曲线的塔菲尔斜率∂E/∂lgt
定义：
并把它称为极化电阻常数，则可得：
或：
上式的物理意义是：在一定的条件下，表征金属腐蚀速度的腐蚀电流密度icorr反比于其极化电阻RP。
由RP即可求出icorr，从而可按下式把icorr换算成以腐蚀深度表示的金属腐蚀速度vs：
式中 Ar——金属的相对原子质量
icorr——腐蚀电流密度，μA/cm2
n——腐蚀前后金属原子价的变化
ρ——金属的密度，g/cm3
K——换算常数，当腐蚀速度单位分别为mpy、μm/a和mm/a时，K值分别为0.129、3.27和0.00327
极化电阻常数B的数值随金属的材料和腐蚀介质而变化，通常为10～50mV。B值可以通过以下两种方法来获得：
①利用在相同条件下测得RP值和失重法测得的腐蚀速度，通过式（5-23）和式（5-24）确定B值。
②利用相同条件下的电化学参数-塔菲尔斜率ba和bc，代入关系式（5-21）求得。
（2）测量过程 在工作-辅助电极之间施加可变电压（0～10mv），测定Rp值，然后将可变电压反向，再测定Rp，以两次测量的算术平均值作为测量值；以两次测量之差值ΔRp作为点蚀倾向的半定量测量值。ΔRp值越大，表明点蚀倾向越大。
（3）优缺点 线性极化法可测量出金属的瞬间腐蚀速度，可据此原理制作腐蚀事故报警装置；测得的结果可以连续记录，可把设备的腐蚀状况与冷却水系统的失常情况联系起来，便于分析腐蚀速度增高的原因；线性极化法所提供的也是金属均匀腐蚀数据，而不是局部腐蚀数据。不同的是线性极化法提供的是腐蚀的瞬间值，而试片法提供的是腐蚀的累计数据，两种方法最好同时使用。
4.监测换热器法
监测换热器是一种模拟用的小型换热器，工作条件接近换热器的实际运行条件，最大特点是具有传热的金属表面，能监测传热面上的腐蚀和沉积情况，故是冷却水系统进行腐蚀监测和评价的一种重要方法。
监测换热器的结构如图5-14所示，使用低压饱和蒸汽作为加热介质。
图5-14 监测换热器示意图
材质为碳钢，管径Φ19.1mm，12根，按三角形排列，管心距25.4mm；管长1.22m；折流板8块，间距为101.6mm；使用O形环密封件将12根管子装在管板上，用4根两端有螺母的金属棒把两块管板紧固定在12根管子的两端。
（1）操作条件 操作条件见表5-5。
表5-5 监测换热器的操作条件
（2）腐蚀数据的收集 实验时间最少为30d，一般1～3个月；抽出管子、剖开，观察内壁的腐蚀和结垢情况；用喷（细）砂或用加有缓蚀剂的酸清洗，除去管上的腐蚀产物和污垢；估计局部腐蚀的面积，以总面积的百分数计；鉴别局部腐蚀的类型；观测均匀腐蚀的情况；在长周期的测试中，做出蚀孔最大深度-时间曲线，从而预测换热器的使用寿命。
上述种腐蚀监测方法各有优劣，最好同时采用多种腐蚀监测方法，例如，试片法与线性极化法联合使用，试片法、线性极化法和监测换热器法联合使用，得到更多、更快、更全面的腐蚀数据。
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