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动态模拟实验台实验优化方案

【摘要】:利用双通道工业循环冷却水动态模拟实验台进行缓蚀效果评价研究。以往的循环冷却水腐蚀测试,一般采用静态浸泡实验或旋转挂片失重法实验等,这些方法的不足之处是测试条件与实际运行的循环冷却水的流动状态有很大差异,尽管旋转挂片失重法以金属挂片的旋转模拟水流运动,但烧杯中的水始终是静止状态,且实验测试过程中不便于补充水中损失的离子成分,也不能维持水中各种离子成分稳定,距工业上实际运行的循环冷却水环境差距较大。

工业循环冷却水管道通常由碳钢制成,由于碳钢在水中是不稳定的,在周围液体和气体的作用下,碳钢表面会发生化学反应、电化学反应或受到物理作用,进而使金属受到破坏或性能恶化,也就是发生腐蚀现象。引起腐蚀的原因比较复杂,可分为以下几种:溶解氧引起的电化学腐蚀、氯离子引起的孔蚀和应力腐蚀破裂、溶解盐类引起的腐蚀及硫酸盐还原菌和铁细菌等引起的腐蚀等。

利用双通道工业循环冷却水动态模拟实验台进行缓蚀效果评价研究。

(1)实验方法 利用实验台进行缓蚀效果评价时,需将待测试的金属挂片制作成规则形状,或购买成型的测试金属挂片。金属挂片可为A3碳钢、20#钢、不锈钢、黄铜、紫铜、铝、铸铁等金属片,尺寸为50mm×20mm×2mm、50mm×10mm×2mm、40mm×13mm× 2mm等矩形,精度±0.1mm。

将金属挂片牢固固定在挂片筒8的挂片钩上。挂片筒是为了测试循环冷却水对金属材料的腐蚀实验专门设计的。以往的循环冷却水腐蚀测试,一般采用静态浸泡实验或旋转挂片失重法实验等,这些方法的不足之处是测试条件与实际运行的循环冷却水的流动状态有很大差异,尽管旋转挂片失重法以金属挂片的旋转模拟水流运动,但烧杯中的水始终是静止状态,且实验测试过程中不便于补充水中损失的离子成分,也不能维持水中各种离子成分稳定,距工业上实际运行的循环冷却水环境差距较大。

设计的挂片筒串接在循环冷却水管路中,测试条件与工业实际运行的循环冷却水环境基本接近,测试结果更符合工业实际运行的结果。

实验中运用挂片失重法来测试处理后的腐蚀速率,该法是基于将已知质量的挂片悬挂于挂片筒中并与循环冷却水相接触,经过一段实验时间后取出挂片,用腐蚀前后挂片的质量差来计算腐蚀量。

挂片表面处理:腐蚀是金属和循环冷却水间的界面反应,表面状态对腐蚀速度是有影响的。实验前用细砂纸进行打磨,打磨时注意每次挂片的粗糙度相同。然后对挂片进行脱脂清洗,用水洗并用毛刷清除表面上的油污残渣,再用无水乙醇清洗脱脂。洗净的挂片用滤纸吸干,存放干燥箱内烘干后称重。挂片安装时戴手套小心捏住挂片边缘进行安装。

(2)腐蚀率的计算 用以下方法计算挂片的腐蚀速率:

以mm/a表示的年均腐蚀速率B,按式(9-13)计算:

式中 B——年均腐蚀速率,mm/a

m——实验前挂片的质量,g

m1——实验后清洗完毕的挂片质量,g

A——挂片的表面积,cm2

D——挂片的密度,g/cm3

T——实验时间,d

K——单位常数,3.65×103

实验时,可将缓蚀化学药剂一次性或分时段多次定量投加到实验组(通道Ⅰ)集水池中,对照组(通道Ⅱ)不投加缓蚀化学药剂,通过对两个通道挂片腐蚀速率的比较,进行缓蚀效果评价。也可以在实验组(通道Ⅰ)的循环冷却水管路中设置物理缓蚀装置(如高压静电场等),对照组(通道Ⅱ)的循环冷却水管路中不设置物理缓蚀装置,通过对两个通道挂片腐蚀速率的比较,进行缓蚀效果评价。