鋼鐵有機(jī)緩蝕劑復(fù)合配方及緩蝕效果論文

1、鋼鐵有機(jī)緩蝕劑復(fù)合配方及緩蝕效果論文前 言金屬（或合金）與周圍介質(zhì)相接觸，相互間發(fā)生了某種反應(yīng)而逐漸遭到破壞的過(guò)程叫做“金屬腐蝕”。金屬腐蝕給人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，搞好防腐蝕工作是一項(xiàng)重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。金屬的防腐蝕技術(shù)多種多樣，本文主要介紹添加緩蝕劑的防腐蝕方法。緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑。對(duì)于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)體系中加少量的緩蝕劑，就能有效地降低金屬的腐蝕速率。本文所做的工作：1.鉬系緩蝕劑配方效果的評(píng)估XX核電廠冷卻系統(tǒng)緩蝕劑現(xiàn)采用亞硝酸鈉-鉬酸鈉-磷酸鈉鉬系復(fù)合配方，其控制指標(biāo)為Mo：6090ppm,NO2-：400800ppm,pH

2、=911。但在實(shí)際運(yùn)行中該配方對(duì)系統(tǒng)的緩蝕能力達(dá)不到要求，致使冷卻水系統(tǒng)中懸浮固體含量偏高，這對(duì)電廠的安全運(yùn)行造成影響，急需改進(jìn)。本課題以室內(nèi)掛片試驗(yàn)和失重法評(píng)估鉬系復(fù)合緩蝕劑對(duì)碳鋼、鑄鐵（冷卻系統(tǒng)中各設(shè)備的材質(zhì)是碳鋼與鑄鐵）的防腐蝕能力；并對(duì)核電廠冷卻系統(tǒng)中現(xiàn)行鉬系復(fù)合配方和控制指標(biāo)是否合適作出評(píng)價(jià)。2.緩蝕劑配方的優(yōu)化與篩選密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值較高，且控制范圍很窄，所以適用于該系統(tǒng)中的緩蝕劑種類不多。鉻酸鹽曾在密閉式循環(huán)冷卻水中廣泛應(yīng)用，但由于環(huán)境保護(hù)的要求，現(xiàn)在它的使用受到了一定的限制；全有機(jī)系復(fù)合緩蝕劑在密閉式循環(huán)冷卻水中也有應(yīng)用，但其緩蝕能力不能滿足要求；硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕

3、劑是密閉式循環(huán)冷卻水中一種最常用的非鉻酸鹽系緩蝕劑，本文將通過(guò)室內(nèi)掛片試驗(yàn)和失重法討論和分析它對(duì)碳鋼、鑄鐵的緩蝕效果，并確定其使用濃度范圍。最后根據(jù)核電廠冷卻系統(tǒng)的實(shí)際狀況，篩選出較理想的復(fù)合緩蝕劑以替代原配方。 關(guān)鍵詞：金屬 緩蝕劑 復(fù)合緩蝕劑 掛片 失重法 第一章 文獻(xiàn)綜述1.1目的和意義腐蝕是物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)的作用下引起變質(zhì)或破壞的一個(gè)自發(fā)過(guò)程，它存在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕形態(tài)主要為：均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕。腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以研究金屬防腐蝕技術(shù)措施，推廣防腐蝕新技術(shù)是一項(xiàng)重要的任務(wù)1。金屬的防腐

4、蝕技術(shù)多種多樣2。首先應(yīng)正確選用金屬材料和合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)，這是防護(hù)金屬的最積極措施；第二可采用保護(hù)性覆蓋層；第三添加緩蝕劑；第四電化學(xué)保護(hù)；第五鍍層保護(hù)等等。其中添加緩蝕劑防護(hù)使用方便、投加量少、見(jiàn)效快、成本低的一種較好方法，目前廣泛應(yīng)用在石油工業(yè)、采油、采氣貯存、輸送、提煉、產(chǎn)品等方面；化學(xué)清洗：如機(jī)械設(shè)備酸洗、鋼材酸洗、冷卻水處理等方面。本次試驗(yàn)的配方就是應(yīng)用在核電廠冷卻系統(tǒng)中。1.2冷卻水緩蝕劑概述緩蝕劑是一種用于腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的添加劑3,4。對(duì)于一定的金屬腐蝕介質(zhì)體系，只要在腐蝕介質(zhì)體系中加少量的緩蝕劑，就能有效地降低金屬的腐蝕速率。緩蝕劑的使用濃度一般很低，故添加緩蝕劑后腐

5、蝕介質(zhì)的基本性質(zhì)不發(fā)生變化。緩蝕劑的使用不需要特殊的附加設(shè)備，也不需要改變金屬設(shè)備或構(gòu)件的材質(zhì)或進(jìn)行表面處理。緩蝕劑較為適用于密閉系統(tǒng)和半密閉系統(tǒng)。因此，添加緩蝕劑是控制密閉式和敞開(kāi)式冷卻水中金屬腐蝕的主要方法之一。冷卻水系統(tǒng)中使用的緩蝕劑基本上是一些中性介質(zhì)緩蝕劑，它們需具備以下條件：a. 在低濃度時(shí)，它們就能有效地抑制冷卻水中金屬的腐蝕。b. 它們能在不同的操作條件（pH、溫度、熱通量、水質(zhì)等）下有效地工作。c. 它們?cè)诮?jīng)濟(jì)上是有利的。d. 它們的飛濺、泄漏、排放或處理后的排放，在環(huán)境保護(hù)上是容許的。e. 它們與冷卻水中存在的各種物質(zhì)以及加入冷卻水中的阻垢劑、分散劑和殺生劑是相容的，甚至有

6、協(xié)同作用的。f. 它們對(duì)冷卻水系統(tǒng)中同時(shí)存在的不同金屬的緩蝕效果都是可以接受的。g. 它們不會(huì)造成換熱金屬表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低。1.2.1單一冷卻水緩蝕劑冷卻水緩蝕劑又可分為單一冷卻水緩蝕劑和復(fù)合冷卻水緩蝕劑。以下簡(jiǎn)要介紹幾種常用的單一冷卻水緩蝕劑的作用機(jī)理：1).亞硝酸鈉(NaNO2)亞硝酸鈉(NaNO2)是目前廣泛采用的一種水溶性緩蝕劑。外觀呈白色粉末狀結(jié)晶,吸潮后變微黃色,易溶于水,相對(duì)密度2.168,熔點(diǎn)271,熱分解溫度320，久置于空氣中易被氧化成硝酸鈉。目前工業(yè)化制法多采用制硝酸的尾氣,以純堿吸收,經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、分解而得成品。主要發(fā)應(yīng)式為:Na2CO3 + 2NO2 + N2O3

7、3NaNO2 + NaNO3 + CO2NaNO2水溶液可顯著地抑制黑色金屬的銹蝕,一般在蒸餾水中添加0.005%既有防銹效果，甚至當(dāng)周圍介質(zhì)含有0.05%氯化鈉存在時(shí),只要將亞硝酸鈉的使用濃度增至0.03%,即可抑制鋼鐵銹蝕。如果Cl-離子濃度增加,亞硝酸鈉用量也要相應(yīng)加多1。NaNO2無(wú)機(jī)緩蝕劑,它并不進(jìn)入膜的組成,其作用機(jī)理在于：溶解氧使鋼氧化,而在鋼表面生成一層鈍化膜,而這層膜阻止了金屬基體繼續(xù)和腐蝕介質(zhì)接觸,從而達(dá)到防腐蝕的目的。但是當(dāng)亞硝酸鈉的濃度過(guò)低時(shí),有可能加速腐蝕,被人們稱為“危險(xiǎn)性緩蝕劑”。另外,當(dāng)溶液pH值在6以下時(shí),NaNO2就分解；如果此時(shí)有Cl-、SO42-離子存在

8、,就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕,特別由Cl-離子而引起的危害更大些。通常,使用NaNO2溶液的pH值調(diào)節(jié)在810的范圍7。2).鉬酸鈉(Na2MoO4)鉬和鉻都是第七副族元素,但鉬酸是低毒的。在冷卻水中,鉬酸鹽常用(Na2MoO42H2O)；它是一種非氧化性緩蝕劑,因此它需和氧化性緩蝕劑復(fù)配使用,才能在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜。本配方中用的是NaNO2氧化劑,形成保護(hù)膜(由-Fe2O3和鐵鹽組成,還含有少量鉬)。鉬酸鹽的優(yōu)點(diǎn)和功能作用在于：能有效地抑制金屬的均勻腐蝕8、小孔腐蝕9、應(yīng)力腐蝕,加速金屬的鈍化和再鈍化,擴(kuò)大金屬的鈍化電位區(qū)8。鉬酸鹽復(fù)配體系使用的緩蝕作用加速了鈍化膜的形成,擴(kuò)大了陽(yáng)極鈍化區(qū)電位范圍,

9、使維鈍電流密度減小,誘發(fā)小孔的再鈍化,提高抗孔腐蝕性。鉬酸鹽促進(jìn)活化鈍化過(guò)渡主要是形成不溶性Fe2(MoO4)3沉淀的結(jié)果?，F(xiàn)在認(rèn)為10：鉬酸鹽在中性介質(zhì)中或弱堿性介質(zhì)中,以MoO42-形式存在,與Fe2+作用形成有保護(hù)作用的鉬酸鹽絡(luò)合膜,在原來(lái)陰離子選擇性時(shí)水合氧化膜外形成一層陽(yáng)離子選擇性膜。這樣,即阻止了Fe2+、Fe3+通過(guò)膜向溶液遷移,也阻止了侵蝕性Cl-通過(guò)膜向溶液遷移。這種由內(nèi)層為陰離子選擇區(qū),外層為陽(yáng)離子選擇區(qū)組成的雙極膜起著離子遷移的整流作用,從而抑制了金屬的腐蝕。鉬酸鹽與無(wú)機(jī)或有機(jī)緩蝕劑復(fù)配籍化學(xué)或物理吸附絡(luò)合或螯合作用補(bǔ)充鉬酸鹽吸附膜的陽(yáng)離子選擇性或阻隔Cl-的侵入，即形成

10、內(nèi)層由水合氧化鐵陰離子選擇區(qū)，外層由有機(jī)或無(wú)機(jī)緩蝕劑形成的陽(yáng)離子選擇性組成的雙極膜。次外層是鉬酸鹽陽(yáng)離子選擇區(qū)。起著離子遷移的整流作用。該整流作用遠(yuǎn)較鉬酸鹽構(gòu)成的陽(yáng)離子選擇性強(qiáng),顯示了多組分間緩蝕劑的協(xié)同作用,有效地抑制了金屬腐蝕。3).硼酸鹽 美國(guó)把硼砂（Na2B4O710H2O）作為主要成分經(jīng)常使用在對(duì)Cu的防護(hù)上。而在Cu防護(hù)方面，因?yàn)閹€基苯并噻唑及其鈉鹽是有效的，所以把這些物質(zhì)配合起來(lái)應(yīng)用，而且硼砂在硬水軟化上還不錯(cuò)。磷酸三乙醇胺鹽在硬水中因?yàn)槭共蝗苄粤姿猁}沉淀，所以以硼砂、磷酸三乙醇胺鹽、安息香酸鈉、巰基苯并噻唑等配合起來(lái)的物質(zhì)作為主要成分放入油性物質(zhì)中，例如加在磺化油等油里來(lái)使用。

11、在德國(guó)，這方面用的是苯基甘氨酸鈉鹽和苯并噻唑鹽的混合物，據(jù)說(shuō)用于汽車?yán)鋮s器即使在夏天也有充分的作用。4).苯并三氮唑()11苯并三氮唑()是一種有效的銅和銅合金的緩蝕劑。它不但能抑制銅和銅合金中的銅腐蝕,而且還能穩(wěn)定水中的銅離子,阻止銅在一些活潑金屬上的沉積；此外,它還能防止電偶腐蝕和黃銅的脫鋅腐蝕等。當(dāng)與銅和銅合金接觸時(shí),一般認(rèn)為在金屬表面上產(chǎn)生化學(xué)吸附,且這個(gè)吸附過(guò)程是不可逆的。分子中原子上的孤對(duì)電子以配位鍵與相連,聚合鏈由間隔的原子所連接。在銅表面上生成的保護(hù)膜是多層膜,該膜是一種化學(xué)吸附的二維聚合物,具有線性結(jié)構(gòu),其組成為 -2 -()。5).磷酸鹽12 磷酸鹽是一種陽(yáng)極型緩蝕劑。主要

12、品種有磷酸三鈉(Na3PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、六聚偏磷酸鈉(NaPO3)6等。這些磷酸鹽大都是白色結(jié)晶，都能溶水，水解后溶液呈弱堿性。實(shí)踐表明：磷酸氫二鈉對(duì)鋼、鑄鐵、鋁等防銹有效，但促進(jìn)銅的腐蝕；六聚偏磷酸鈉可用作鋼、鑄鐵、鉛的緩蝕劑，但對(duì)銅、鋅、鋁有相反效果。 緩蝕劑的濃度對(duì)緩蝕效果影響很大。據(jù)實(shí)驗(yàn)，磷酸氫二鈉水溶液濃度低于10g/L時(shí)，會(huì)促進(jìn)鋁的腐蝕，濃度高于10g/L時(shí)對(duì)鋁有中等程度的緩蝕性能，濃度在40g/L時(shí)，緩蝕率為67%，試驗(yàn)后鋁試片表面呈灰白色，稍粗糙。磷酸氫二鈉在廣泛的濃度范圍內(nèi)對(duì)45#鋼都有良好的緩蝕性，在低濃度下5g/L，促進(jìn)硅鋼片腐蝕；濃度提高緩蝕效率迅

13、速提高，當(dāng)達(dá)到20g/L時(shí)，對(duì)鋼和鑄鐵的緩蝕效率分別達(dá)到98%和91%，但對(duì)硅鋼片只有50%；濃度達(dá)到40g/L時(shí)，上述三種黑色金屬的緩蝕效率都超過(guò)90%。又據(jù)資料介紹，磷酸鹽的防銹性當(dāng)水處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下效果較好，而在靜止不動(dòng)的水封閉體系中防銹性較差。所以，它常用于工廠水處理及城市自來(lái)水管道系統(tǒng)中，以防止水管腐蝕。其有效濃度為25200/L（六聚偏磷酸鈉）。當(dāng)介質(zhì)中有氯化鈣存在時(shí)，使用濃度較為上述偏低（16/L）濃度過(guò)高過(guò)低效果都將下降。此外，磷酸三鈉或磷酸氫二鈉在防止鍋垢的形成上用得較普遍，并能減少蒸汽鍋爐的銹蝕。將磷酸鹽與鉻酸鹽混合使用，比單獨(dú)使用其中任何一種效果都好，溶液的pH值在66.5

14、，效果最佳。6).硅酸鈉12 硅酸鈉(Na2SiO3)俗稱水玻璃，外觀呈無(wú)色透明粘稠的半流體，是一種廉價(jià)的堿性水溶液緩蝕劑。硅酸鈉的緩蝕有效濃度在0.11%。如果加入量不足，會(huì)引起反效果。硅酸鈉的緩蝕力取決于其模數(shù)，分子式為mNa2O nSiO2，m/n的比值為其模數(shù)。一般模數(shù)為2.4時(shí)防銹效果最佳。硅酸鈉對(duì)黑色金屬有較好的緩蝕性能，當(dāng)濃度為10g/L時(shí)，硅酸鈉對(duì)鋁、錫、鉛等金屬也有一定的緩蝕效率。但必須有足夠的濃度。例如用鋁片做試驗(yàn)，當(dāng)硅酸鈉溶液的濃度為20g/L時(shí)，試片表面布滿了大塊腐蝕斑點(diǎn)；而當(dāng)濃度上升到40g/L時(shí)，試片卻無(wú)明顯腐蝕了。硅酸鈉溶液對(duì)紫銅有腐蝕，隨著濃度的增加，紫銅失重急

15、劇增加，當(dāng)濃度為40g/L時(shí)，紫銅失重達(dá)到1.9/2。由于硅酸鹽的緩蝕效率不及亞硝酸鈉，所以常與硼酸鈉、亞硝酸鈉混合使用。1.2.2復(fù)合冷卻水緩蝕劑由于單一品種的冷卻水緩蝕劑的效果往往不夠理想，所以人們常常把兩種或兩種以上的藥劑組合成復(fù)合緩蝕劑，以便取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高其緩蝕效果。此外，使用復(fù)合冷卻水緩蝕劑還有以下優(yōu)點(diǎn)：a. 可以降低緩蝕劑的總濃度，從而降低冷卻水處理成本；b. 可以降低某種緩蝕劑，例如鉻酸鹽的用量，從而減輕其排放對(duì)環(huán)境的污染；c. 可以同時(shí)控制冷卻水系統(tǒng)中多種金屬的腐蝕，例如可以同時(shí)控制黃銅換熱器和碳鋼換熱器的腐蝕；d. 可以防止在冷卻設(shè)備的金屬換熱表面上生成水垢和污垢，有利于緩蝕

16、劑到達(dá)金屬表面，從而提高其緩蝕效果和防止垢下腐蝕；e. 可以使某些易于沉淀的主緩蝕劑能穩(wěn)定地保持在冷卻水中而不析出。復(fù)合冷卻水緩蝕劑的分類方法有多種。按其中是否含有重金屬化合物可以分為：a.含重金屬的復(fù)合緩蝕劑 b.不含重金屬的復(fù)合緩蝕劑；按其中對(duì)金屬腐蝕反應(yīng)中陽(yáng)極過(guò)程或陰極過(guò)程的抑制情況可以分為：a.陽(yáng)極型復(fù)合緩蝕劑 b.陰極型復(fù)合緩蝕劑和c.混合型復(fù)合緩蝕劑；按其中的主緩蝕劑分類可以分為：a.鉻酸鹽系（鉻系）復(fù)合緩蝕劑 b.磷酸鹽系（磷系）復(fù)合緩蝕劑 c.鋅系復(fù)合緩蝕劑 d.鉬酸鹽系（鉬系）復(fù)合緩蝕劑 e.硅酸鹽系復(fù)合緩蝕劑 f.全有機(jī)系復(fù)合緩蝕劑等等；按各種功能組分的組合方式可以分為：a

17、.主緩蝕劑+協(xié)同緩蝕劑 b.一種金屬用的緩蝕劑+另一種金屬用的緩蝕劑 c.緩蝕劑+阻垢緩蝕劑 d.緩蝕劑+分散阻垢劑 e.緩蝕劑+ 緩蝕劑的穩(wěn)定劑等。核電廠冷卻系統(tǒng)中所使用的緩蝕劑為鉬酸鹽復(fù)合緩蝕劑。鉬酸鹽是一種非氧化性緩蝕劑，它需要一種合適的氧化劑去幫助它在金屬表面產(chǎn)生一層保護(hù)膜（氧化膜）。在密閉循環(huán)冷卻水中，需加如亞硝酸鈉這類氧化性鹽類。使用鉬酸鹽的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境污染小；缺點(diǎn)是緩蝕效果不如鉻酸鹽和聚磷酸鹽，而且成本高。硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑也是密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中一種常用的非鉻酸鹽系緩蝕劑。其中硼砂作為緩沖劑以保持冷卻水的pH8.5。此外，它還含有亞硝酸鈉起緩蝕作用。這種緩蝕劑的使用濃度通

18、常為20003000ppm，使用它的優(yōu)點(diǎn)是成本低、緩蝕效果好5。第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器2.1.1實(shí)驗(yàn)試劑 表2-1 實(shí)驗(yàn)試劑序號(hào)藥品名稱分子式藥品規(guī)格生產(chǎn)廠家1無(wú)水乙醇CH3CH2OH分析純沈陽(yáng)市聯(lián)邦試劑廠2丙酮CH3COCH3分析純天津石英鐘廠霸州市化工分廠3亞硝酸鈉NaNO2分析純大連無(wú)機(jī)化工廠4鉬酸鈉Na2MoO42H2O分析純沈陽(yáng)市試劑一廠5硼砂Na2B4O710H2O分析純北京化工八廠6磷酸鈉Na3PO412H2O分析純上海新華化工廠7無(wú)砷鋅粒Zn金山縣興塔化工廠用去離子水配溶液，濃度為： 亞硝酸鈉 40000 mg/L (ppm) 鉬酸鈉 2000 mg/L (ppm

19、) 磷酸鈉 10000 mg/L (ppm) 硼砂 10000 mg/L (ppm)2.1.2實(shí)驗(yàn)所用的所用材料及清洗劑1).所用的掛片及其尺寸 45#鋼 （A-101，A-102，A-103）50*25*6*4 （A-104，A-106）38*19*5*4 （A-105）38*19*5*4 20#鋼 （B-201B207）50*25*5.5*4 鑄鐵 （含C 2.33%，S 0.030%，Mn 0.5%）51*20*4*4注：每塊掛片上都打有4小孔，以便于懸掛。2).試驗(yàn)所用的清洗劑掛片試驗(yàn)前試片的清洗液用丙酮溶液和無(wú)水乙醇溶液。 掛片試驗(yàn)后腐蝕掛片的清洗液為20%NaOH + 10%Zn的

20、溶液，將掛片在這該溶液里煮沸五分鐘。注：清洗腐蝕產(chǎn)物要最大限度的除掉掛片上的腐蝕物，而且盡可能的不損傷試件的基體，以減少誤差。用上述這個(gè)配方能達(dá)到這個(gè)要求。3).所用儀器表2-2 實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)儀器名稱生產(chǎn)廠家1PHS-2ST數(shù)顯酸度計(jì)上海天達(dá)儀器有限公司2TG 328B分析天平上海天平儀器廠3HC.TP12A1托盤天平北京醫(yī)用天平廠4HHS21-4恒溫水浴鍋龍口市先科儀器有限公司5水銀溫度計(jì)（滿刻度100）6日用電爐（220V）丹陽(yáng)市華容電器廠7鍍鉻游標(biāo)卡尺天津量具廠8干燥器2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1磨片 把每一種掛片分別用200#，400#，600#和800#的金相砂紙（氧化硅砂紙）進(jìn)行打磨，

21、注意磨片時(shí)試樣只能按同一方向磨，以防失去棱角。一張砂紙按一個(gè)方向磨完后，換用下一張砂紙磨時(shí)要按于上次方向相垂直的方向打磨，直至上次劃痕完全磨掉。最后一張砂紙要按兩個(gè)方向打磨，但最后掛片上的磨紋應(yīng)于掛片最長(zhǎng)邊相平行。再者一種金屬要用專用砂紙，不能混用，以防構(gòu)成電偶腐蝕，加快腐蝕而不能正確反映緩蝕效果。掛片上的小孔也同樣要打磨。2.2.2試驗(yàn)前的清洗 1.丙酮清洗：用脫脂棉把掛片表面及孔中的贓物清洗干凈（在通風(fēng)櫥里進(jìn)行）。 2.無(wú)水乙醇清洗：用濾紙吸干掛片上的丙酮后，馬上用無(wú)水乙醇洗，方法與丙酮清洗的方法一樣。 3.把清洗好的掛片放入干燥器中干燥。 注：清洗時(shí)，不同金屬要更換清洗液。檢查清洗是否干

22、凈，可以用下述方法：靜置試片于滴定臺(tái)上，不得振動(dòng)。使滴管尖口從距試片表面300處滴下一滴蒸餾水（0.05ml）于試片表面上。水滴應(yīng)在試片表面上擴(kuò)散成圓圈面，其直徑應(yīng)為2123。在試片不同處應(yīng)得到同樣的結(jié)果，否則需再清洗。經(jīng)試驗(yàn)過(guò)的試片要重新處理后再使用。剛剛打磨、清洗過(guò)的試片表面活性大，在空氣中放置之后逐漸鈍化，所以清新的試片要存放在干燥器里，而且放置時(shí)間不可過(guò)久，有的限定2小時(shí)，有的限定12小時(shí)，最長(zhǎng)為24小時(shí)，超過(guò)規(guī)定時(shí)間應(yīng)重新打磨。2.2.3稱重 經(jīng)干燥1小時(shí)后的掛片可以稱重，用分析天平稱，稱完后繼續(xù)放入干燥器里干燥，數(shù)小時(shí)后再稱。直到連續(xù)兩次稱重值之差小于0.1。2.2.4掛片 根據(jù)實(shí)

23、驗(yàn)需要配置好緩蝕液（400ml），并把掛片串起來(lái)，每?jī)蓧K掛片間用短塑料管隔開(kāi)，以免因接觸而引起電偶腐蝕。把串好的掛片放入廣口瓶中（懸空），再把廣口瓶放入水浴鍋內(nèi)。為避免廣口瓶因內(nèi)外冷熱不均勻而炸裂，廣口瓶與水浴鍋?zhàn)詈猛瑫r(shí)加熱。水溫控制在80左右。以后每天都要向廣口瓶和水浴鍋內(nèi)添加去離子水，以補(bǔ)充因蒸發(fā)而損失的水。2.2.5試驗(yàn)后的清洗掛片在緩蝕液中掛一段時(shí)間后取出，先用熱的去離子水沖洗，觀察各塊掛片表面的腐蝕現(xiàn)象；再用準(zhǔn)備好的清洗液進(jìn)行清洗；然后到流水中用橡皮擦輕輕擦除，用力不能太猛，以免損傷金屬基體而使結(jié)果偏大；最后把水跡吸干，用無(wú)水乙醇清洗。清洗完后放入干燥器內(nèi)。稱重也要遵循連續(xù)兩次稱重值

24、之差在小于0.1。2.3腐蝕速率的計(jì)算方法 本次試驗(yàn)采用的是失重法，即通過(guò)稱量金屬試樣在浸入緩蝕介質(zhì)一定時(shí)間后的失重量來(lái)確定金屬試樣在該條件下的腐蝕速率。這是最直接的腐蝕速率測(cè)定方法，但得到的是金屬試樣在一定時(shí)間內(nèi)得平均失重量，且只對(duì)均勻腐蝕有效，而對(duì)于存在嚴(yán)重點(diǎn)腐蝕的金屬則不能反映腐蝕的真實(shí)情況。本次試驗(yàn)所有的腐蝕均可視為均勻腐蝕，用m表示掛片的失重量，計(jì)算腐蝕速率的公式如下： K深度 = 8.76(m1-m2) / std= 8760m/std K深度- 腐蝕率（/a） m-腐蝕失去的重量（） t-腐蝕時(shí)間（h） d-金屬的密度（g/3） m1-試驗(yàn)前掛片的重量（g） m2-試驗(yàn)后掛片的重

25、量（g）S-被腐蝕金屬的表面積（2）注：鑄鐵與碳鋼的密度均按7.86g/3計(jì)。第三章 結(jié)果與討論3.1鋼材掛片試驗(yàn)3.1.1鉬系復(fù)合緩蝕劑第一組 為了能判斷鉬酸鈉對(duì)鋼材掛片的緩蝕能力，本配方參照XX核電廠的現(xiàn)行配方，在相同NO2-含量的情況下，改變鉬酸鈉含量進(jìn)行的。1.組分 表3-1 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)Na2MoO42H2O #NaNO2Na3PO412H2O18060062.5210060062.5 # 注：以其中的鉬（Mo）含量計(jì)，此后均同。2.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-2 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)

26、1160hA-10159.3060 59.3038 2.2 3435 0.004A-10424.5139 24.5119 2.0 1975 0.007B-20254.6714 54.6704 1.0 3447 0.002B-20354.6996 54.6981 1.5 3446 0.0032160hA-10255.7188 55.7185 0.3 3340 0.0006A-10624.9958 24.9955 0.3 2053 0.001B-20154.7358 54.7357 0.1 3447 0.0002B-20454.6424 54.6421 0.3 3446 0.00063.試片觀察

27、開(kāi)始掛入不久觀察到：兩個(gè)配方瓶?jī)?nèi)的各掛片表面均有氣泡吸附，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后消失。取出掛片后觀察到：45#鋼掛片（A-101掛片棱邊上有黃色銹跡；A-102，A-106兩塊掛片基本沒(méi)有腐蝕，光亮；A-104掛片表面發(fā)暗）。20#鋼掛片（B-201，B-204兩塊掛片表面發(fā)暗，但沒(méi)有明顯腐蝕跡象）。兩個(gè)配方的瓶底均有少量絮狀沉淀，1號(hào)配方瓶?jī)?nèi)稍多。4.小結(jié) 在NO2-含量相等的情況下，緩蝕能力隨鉬酸鈉含量增加而增強(qiáng)。 本配方對(duì)20#鋼的緩蝕能力優(yōu)于對(duì)45#鋼的緩蝕能力。第二組 在確定鉬酸鈉含量對(duì)鋼材掛片的緩蝕能力后，研究NO2-含量是否也有類似情況。1.組分表3-3 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)N

28、a2MoO42H2ONaNO2Na3PO412H2O390120062.5490200062.52.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-4 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)3160hA-10158.9529 58.9519 1.0 3435 0.002A-10424.4636 24.4628 0.8 1975 0.002B-20254.6656 54.6648 0.8 3447 0.001B-20354.6931 54.6922 0.9 3446 0.0014160hA-10255.7676 55.7674 0.2 3340 0.0

29、0032A-10624.8966 24.8965 0.1 2053 0.00026B-20154.7327 54.7325 0.2 3447 0.0003B-20454.6404 54.6403 0.1 3446 0.000153.試片觀察 取出試片后觀察到：45#鋼掛片（A-101，A-102兩塊掛片都有輕微腐蝕，掛孔處腐蝕相對(duì)嚴(yán)重；A-104掛片無(wú)明顯腐蝕，但發(fā)暗；A-106掛片光亮）。20#鋼掛片（B-202，B-203兩塊掛片表面有銹跡；B-201，B-204兩塊掛片基本沒(méi)有腐蝕，均光亮）。3號(hào)配方瓶底有少量絮狀沉淀。4.小結(jié) 在鉬酸鈉含量相等的情況下，溶液的緩蝕能力隨著NO2-含量的

30、增加而增強(qiáng)。 將表3-2與表3-4相比較可得出：對(duì)于45#鋼，Mo含量在90ppm，NO2-含量在2000ppm時(shí)腐蝕速率最??；對(duì)于20#鋼，Mo含量在100ppm，NO2-含量在600ppm或者M(jìn)o含量在90ppm，NO2-含量在2000ppm時(shí)腐蝕速率都較小。3.1.2硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑 新配方（硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑）對(duì)20#鋼和45#鋼的緩蝕能力。第一組1.組分表3-5 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O1200010002200015003200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-6 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g)

31、 m2(g) m() s(2) K深度(/a) 1240hA-10255.7634 55.7619 1.5 3340 0.003A-10624.8932 24.8923 0.9 2053 0.003B-20254.6617 54.6613 0.4 3447 0.0005B-20354.6883 54.6877 0.6 3446 0.00082240hA-10358.7784 58.7778 0.6 3419 0.0008A-10526.0698 26.0695 0.3 2053 0.00068B-20554.7274 54.7273 0.1 3447 0.00013B-20654.6747 5

32、4.6745 0.2 3449 0.000273240hA-10158.9504 59.9500 0.4 3435 0.00056A-10424.4588 24.4587 0.1 1975 0.00024B-20154.7304 54.7303 0.1 3447 0.00013B-20454.6371 54.6370 0.1 3446 0.000133.試片觀察 取出試片后觀察到：45#鋼掛片（A-102，A-106兩塊掛片的掛孔四周腐蝕較嚴(yán)重；其余掛片無(wú)明顯腐蝕）。20#鋼掛片（B-202，B-203兩塊掛片的棱邊有腐蝕銹跡；其余掛片光亮）。4.小結(jié) NO2-含量相等下，溶液的緩蝕能力隨硼砂

33、含量的增加而增強(qiáng)。 硼砂含量在1500ppm2000ppm之間時(shí)對(duì)20#鋼和45#鋼的緩蝕能力都已很好。第二組1.組分表3-7 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O4100020005150020006200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-8 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間掛片編號(hào)m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a) 4240hA-10358.7743 58.7737 0.6 3419 0.0004A-10526.0647 26.0642 0.5 2053 0.00068B-20554.7257 54.7253 0.4 3447

34、 0.0006B-20654.6704 54.6701 0.3 3447 0.00045240hA-10158.9467 58.9462 0.5 3435 0.00067 A-10424.4535 24.4532 0.3 1975 0.001 B-20154.7283 54.7281 0.2 3447 0.00027 B-20457.6339 54.6337 0.2 3446 0.00027 6240hA-10258.9504 58.9500 0.4 3435 0.00056A-10624.4588 24.4587 0.1 1975 0.00024B-20254.7304 54.7303 0.

35、1 3447 0.00013B-20354.6371 54.6370 0.1 3446 0.000133.試片觀察取出掛片后觀察到：45#鋼掛片（A-105，A-104兩塊掛片的掛孔四周有輕微腐蝕；其余掛片均光亮）。20#鋼掛片（均無(wú)明顯腐蝕，光亮）。4.小結(jié)硼砂量一定的情況下，緩蝕能力隨NO2-量增加而增強(qiáng)。NO-2含量在10001500ppm時(shí)，對(duì)碳鋼的緩蝕能力都已經(jīng)很好。3.1.3各配方的pH值變化情況表3-9 鉬系與硼系的pH值變化情況序號(hào)pH值鉬系復(fù)合緩蝕劑硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑第一組第二組第一組第二組1234123456pH起10.2010.4510.6010.569.309.3

36、19.549.259.209.30pH終9.608.309.599.439.279.269.549.229.189.27從表中可以得出鉬系復(fù)合緩蝕劑的pH值變動(dòng)幅度較大，是因?yàn)樵撆浞绞褂昧姿徕c作為緩沖劑，其緩沖容量較小，致使pH值下降，對(duì)腐蝕速率的增大存在潛在的影響。而硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑的pH值很穩(wěn)定，容易控制。3.2鑄鐵掛片試驗(yàn)3.2.1鉬系復(fù)合緩蝕劑1.組分本配方參照XX核電廠的現(xiàn)行配方，在Mo相同含量的情況下，改變亞硝酸鈉含量來(lái)觀察NO2-對(duì)鑄鐵的緩蝕效果。表3-10 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)Na2MoO42H2ONaNO2Na3PO412H2O19090062.529012

37、0062.5390150062.5490200062.52.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-11 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)140h29.3583 29.3008 57.5 2633 0.608240h29.1409 29.1199 21.0 2633 0.222340h28.8140 28.7958 18.2 2628 0.192440h28.9689 28.9816 7.3 2628 0.0773.試片觀察 試片掛入不久觀察到：各配方中的試片表面均有氣泡吸附。配方中1的鑄鐵片在掛入不到半小時(shí)就有鐵銹生成；數(shù)小時(shí)后整塊掛片表面全

38、是黃色鐵銹，瓶底也有少量粒狀鐵銹。配方2和配方3中的鑄鐵片也出現(xiàn)類似現(xiàn)象，但時(shí)間稍往后推。配方4中的鑄鐵片只有輕微腐蝕,但瓶底沉淀比前三個(gè)配方中的少。4.小結(jié)從表3-11中的各腐蝕速率可知：鉬系復(fù)合緩蝕劑對(duì)鑄鐵片的緩蝕能力很差。隨著NO2-的增加，溶液的緩蝕能力有所增強(qiáng)（即NaNO2對(duì)鑄鐵有一定的緩蝕能力），但腐蝕速率仍很大，需探索更好的緩蝕配方。3.2.2硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑第一組1.組分表3-12 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O1200010002200015003200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-13 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片

39、時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)1120h28.7978 28.7972 0.6 2628 0.0022120h28.8089 28.8086 0.3 2628 0.0013120h28.8168 28.8167 0.1 2628 0.000363.試片觀察 取出試片后觀察到：配方中1的鑄鐵片發(fā)暗，并有輕微腐蝕，瓶底有少量沉淀。配方2中的鑄鐵片各棱邊有腐蝕，瓶底也有沉淀。配方3中的鑄鐵片無(wú)明顯腐蝕，光亮。4.小結(jié)硼砂-亞硝酸鹽復(fù)合緩蝕劑對(duì)鑄鐵片的緩蝕能力很好，并且隨著硼砂量的增加而增強(qiáng)。一般地硼砂的含量控制在15002000ppm。第二組 上述配方只表明硼砂量多少對(duì)

40、鑄鐵的緩蝕能力，現(xiàn)在來(lái)討論亞硝酸鈉對(duì)鑄鐵的緩蝕能力。1.組分表3-14 配方組分 單位：ppm配方編號(hào)NaNO2Na2B4O710H2O490020005100020006150020007200020002.腐蝕速率數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算表3-15 試片在各配方的腐蝕速率配方編號(hào)掛片時(shí)間m1(g) m2(g) m() s(2) K深度(/a)4120h28.7921 28.7912 0.9 2620 0.0025120h28.8134 28.8131 0.3 2628 0.0016120h28.7686 28.7684 0.2 2628 0.00077120h28.8168 28.8167 0.1 2628 0.000363.試片觀察 取出試片后觀察到：配方4和配方5的鑄鐵片掛孔出有輕微腐蝕，其余地方光亮。配方6和配方7中的鑄鐵片基本上沒(méi)有腐蝕，均光亮。4.小結(jié)NaNO2的含量也影響溶液的緩蝕能力，一般地NaNO2的量控制在10001500ppm時(shí)溶液緩蝕能力已很好。3.2.3 各配方緩蝕能力的比較作“鑄鐵腐蝕速率與NaNO2量的關(guān)系”圖（縱坐標(biāo)為腐蝕速率，橫坐標(biāo)為NaNO2變化量