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在整個化學(xué)清洗工程中,選(xuǎn)擇和應用緩蝕(shí)劑是其中一個(ge)很重要的環節(jiē)。它不僅直接影(yǐng)響到化學清洗(xǐ)的效果,更重要(yào)的是還會影響(xiǎng)到鍋爐的安全(quan)和壽命,以✉️及酸(suān)洗工程的成本(ben)。因⭐此,必須給予(yu)十分認真的注(zhù)意。在這裏,我們(men)把在應用緩蝕(shi)劑🚶♀️時必須注意(yi)的問題歸納成(chéng)下面三個方面(mian)加以介紹。
一、正(zheng)确選擇緩蝕劑(ji)
酸洗緩蝕劑的(de)品種很多,使用(yong)時,必須根據清(qīng)洗鍋爐的自然(ran)條件(如鍋爐的(de)結構、材料的成(chéng)分、垢的性質及(jí)組成等)和初步(bu)确定的工藝條(tiáo)件(酸的種類及(ji)濃度、清洗溫度(dù)🌈、可能達到的最(zui)🐆高流速以及要(yào)求達到的清洗(xǐ)📞水準等),選定在(zai)性能上能滿足(zú)或基本滿足要(yào)求的緩蝕劑。
酸(suan)性緩蝕劑的很(hěn)多性能都是有(yǒu)一定的适用範(fàn)圍和條件🐅的,不(bú)是一成不變的(de)。例如:緩蝕劑的(de)緩蝕效率(這是(shì)緩蝕劑最重要(yào)的㊙️性能)是在某(mou)一固定實驗條(tiáo)件下,根據添🧑🏾🤝🧑🏼加(jiā)和不添加緩蝕(shi)劑時的腐蝕速(sù)率的相對比值(zhí)求出來的。因此(cǐ),一🚶提到緩蝕效(xiao)率就一定要注(zhu)意是在什麽體(tǐ)系(材料的牌号(hào)和成分,酸的種(zhong)類和濃度⭐)、什麽(me)條件(溫度、流🚶♀️速(su)、緩蝕劑濃度)下(xia)得到的。商品酸(suan)洗緩蝕劑的說(shuo)明書往往隻給(gěi)出一些緩蝕效(xiao)率,而沒有同時(shi)給出求緩蝕效(xiào)率♌的條件,這就(jiù)要求酸洗工作(zuo)者查清它們的(de)實驗條件,并把(ba)它們的适用範(fàn)圍同初步确定(ding)的工藝條件逐(zhu)一對照,隻有這(zhe)樣才能保證緩(huan)蝕劑的實際效(xiào)果。
小孔腐蝕和(he)氫脆的發生更(geng)要引起酸洗工(gōng)程人員的注意(yi)。确定某一緩蝕(shí)劑對某一鋼材(cái)有無小孔腐蝕(shi)現象發生,一定(ding)要在添加足量(liàng)的Fe3+(一般爲1000ppm左右(you))的條件下進行(hang)試驗。在Fe3+爲♻️零的(de)酸溶液中觀察(cha)不到小孔并不(bu)等于在實際🌈酸(suān)洗條件👄下不發(fā)生小孔腐蝕🌏。因(yīn)此,對于商品緩(huǎn)蝕劑說明書所(suǒ)介紹的情況必(bi)須結合實際情(qíng)況進行審定。必(bì)要🔴時,酸洗工程(chéng)人👈員要🥵進行一(yī)些小型試驗,以(yǐ)确🔞定選用的緩(huan)蝕劑的各項💘性(xing)能是否滿足自(zì)己的要求。
在選(xuǎn)用酸性緩蝕劑(ji)時,除了緩蝕效(xiào)率、局部腐蝕的(de)指❗标外,還要綜(zong)合考慮其他一(yi)些性能。例如,在(zai)人口密集的市(shi)區進行鍋爐清(qīng)😘洗,就必須選用(yòng)沒有特殊臭味(wèi)、毒性盡可能低(dī)的緩蝕劑,以減(jian)少㊙️在酸洗過程(chéng)中及酸洗後帶(dài)來的污染。
二、正(zheng)确使用酸性緩(huan)蝕劑
當工藝條(tiao)件和緩蝕劑确(què)定之後,還有一(yī)個正确使用緩(huan)蝕劑的問題。否(fou)則即使是性能(neng)适宜的緩蝕劑(ji),如果得不到正(zheng)确的使用,同樣(yang)收不到良好的(de)效果。
正确使用(yòng)緩蝕劑主要表(biao)現在對酸洗條(tiao)件的控制❗上。說(shuō)得✨确切一點,就(jiù)是根據工藝參(cān)數選定了合适(shì)的緩蝕劑之後(hou),實際酸洗時就(jiù)應該反過來根(gēn)據緩蝕劑的性(xìng)能限定酸洗工(gōng)藝參數可能的(de)變動範圍🆚。例如(ru),當确定酸洗是(shì)🌈在5%HCl、50℃條件下進行(hang),所選用的緩蝕(shi)劑在40~60℃、4~7%HCl中對碳⛱️鋼(gāng)管的緩蝕效率(lǜ)爲98~99%。那麽,要保證(zheng)确實收到98~99%的緩(huǎn)蝕效率,就必須(xu)保證🐪在整個酸(suān)洗操作中,酸的(de)濃度最高不得(dé)超過7%,溫度不得(dé)超過60℃。在正常的(de)酸洗期間做到(dào)這一點并不十(shí)分困難。但是在(zài)進酸、配酸過程(cheng)以及預加熱等(deng)這些操作中要(yào)嚴格做到🈲這一(yī)點就不十分容(róng)易了。必須在工(gong)藝操作中采取(qǔ)一些必要的措(cuo)施。還必須注意(yi),在這裏講“不得(de)超過”不僅🔴僅是(shi)指觀測點測量(liàng)到的和取樣點(diǎn)分析得到的數(shu)據,而☁️是指包括(kuò)任何一個局部(bù)的整個酸洗系(xì)統和任何一瞬(shùn)間都不超過規(gui)定的參數。
正确(què)使用緩蝕劑的(de)另一個重要的(de)問題是緩蝕劑(ji)濃度。
三、正确評定緩(huan)蝕劑
要想在實(shi)驗室鑒定緩蝕(shí)劑的緩蝕性能(néng),必須建立能夠(gou)反映酸洗基本(běn)特征的試驗方(fang)法。這些方法對(dui)♍于酸🏒洗工⭐藝條(tiáo)件要盡可能的(de)簡化和相對固(gù)定。而對于那👉些(xiē)影響緩蝕劑性(xing)能的⭐主要因素(su)則要嚴格🆚加以(yǐ)模拟。隻有這樣(yang)得到的結果才(cai)具有工業應用(yòng)的參考價值。現(xian)将幾個評定緩(huǎn)蝕劑的實驗方(fang)法介🤞紹于下:
1.靜(jing)态腐蝕試驗方(fang)法
靜态腐蝕試(shi)驗方法是簡便(biàn)易行而又十分(fèn)重要的方法。它(tā)之所以重要,是(shi)因爲這種方法(fa)能夠很好地反(fǎn)映出鍋爐酸洗(xi)時腐蝕⚽過程的(de)主要特征——氫去(qu)極化引起的腐(fu)蝕🏒過程。在沒有(you)添✔️加緩蝕劑的(de)酸洗液中,靜态(tai)試🈚驗得到的腐(fu)蝕速率幾乎完(wán)全是由氫去極(jí)化引起的。添加(jiā)緩蝕劑對這一(yi)腐蝕速率的改(gǎi)變,也就表明該(gāi)緩🧑🏽🤝🧑🏻蝕劑對氫去(qù)極化的腐蝕過(guo)程的抑制能力(lì)。
具體步驟如下(xia):先選定進行試(shi)驗的樣品,樣品(pǐn)的化學成分和(he)金相組織必須(xu)同酸洗的鍋爐(lu)材料一緻🛀🏻。加工(gong)成适當的💘大小(xiǎo),一般爲20×50毫米。用(yòng)機械磨光或化(hua)學清洗的方法(fa)除去樣👈品上的(de)鏽層,以👨❤️👨保證完(wan)全裸露出潔淨(jìng)的金屬表面,再(zai)用200~400号🛀砂紙仔細(xì)🈲磨光,表面無明(ming)顯劃痕和小孔(kǒng)。把制備好的樣(yàng)品用丙酮或無(wu)水酒精除去油(yóu)污,并用吹風機(jī)吹幹,用熱風幹(gan)燥後☂️的樣品要(yao)放入幹燥器内(nei)冷卻到室溫後(hou)用分析天☀️平精(jing)确稱重(這一重(zhòng)量就是腐蝕前(qián)重)。将稱完重量(liàng)的樣品放入盛(shèng)有一定💜體積的(de)酸液,并預先恒(heng)定在試驗溫度(du)的玻璃燒杯或(huo)😍塑料瓶中進行(hang)腐蝕試驗。酸溶(rong)液的種類、濃度(du)和溫度要同鍋(guō)爐實際酸洗工(gong)藝條件一緻。試(shi)驗樣品在試驗(yàn)☀️容器(玻璃燒杯(bei)或塑料瓶)中不(bú)❓要卧放,而應懸(xuán)挂或直🌏立。經過(guò)一定時間以後(hòu)(該時間即爲腐(fǔ)蝕試驗時間),取(qǔ)出樣品并洗淨(jìng),再經過丙酮或(huo)無水酒精清除(chu)水分并用與試(shì)驗前相同😍的方(fang)法幹燥、冷卻,待(dai)🤩完全恢複到室(shì)✨溫後又精确稱(cheng)其重量(這一重(zhong)量就是腐蝕後(hou)重)。根據腐蝕前(qian)後重量的變化(huà)就可計算出腐(fu)蝕速率。再根據(ju)添加緩蝕劑和(hé)未加緩蝕劑腐(fǔ)蝕💔速率的變化(hua)💃計算出緩蝕效(xiào)率,計算公式如(rú)下:
式中:
K——腐蝕速(su)率[克/米2·時];
G——腐蝕後樣品(pǐn)的重量[克];
h——腐(fu)蝕試驗時間[小(xiǎo)時]。
式中:Q——緩蝕劑(jì)的緩蝕效率[%];
K0——未(wèi)添加緩蝕劑時(shi)的腐蝕速率[克(kè)/米2·時];
K1——添加緩蝕(shí)劑後的腐蝕速(sù)率[克/米2·時]。
2.動态(tài)腐蝕試驗方法(fǎ)
鍋爐酸洗并不(bú)完全是在靜止(zhǐ)溶液中進行的(de),甚至應該說更(geng)多的時間是在(zài)溶液以一定流(liu)速的動态👈條件(jiàn)🛀🏻下進行的🈲。因此(ci),研究🚶♀️溶液流動(dong)對緩蝕劑性能(neng)㊙️的影響,是把靜(jing)态試驗結果應(ying)用于鍋爐實際(ji)酸洗的重要步(bu)驟。
溶液流動是(shi)動态試驗方法(fǎ)的主要特征。但(dàn)是,流動對腐🈲蝕(shí)發生影響的具(jù)體途徑則可以(yǐ)是完全不同的(de)。可以作🐪如下兩(liang)種假設,一是緩(huǎn)蝕劑的緩蝕效(xiào)率直接受溶液(yè)流👈動的影響。如(rú)果是這樣,溶液(yè)的流動速度就(jiù)成爲動态試👅驗(yàn)中的決定性影(ying)響因素,隻要是(shi)在能使溶液以(yǐ)一定速度流動(dong)的任何一種試(shì)驗裝置中進行(hang)試驗,都應該能(néng)夠🍓反映出這一(yi)規律。另一種假(jia)設是,一些受擴(kuo)散速度影響的(de)因素(如前面談(tan)到的氧、Fe3+的陰極(jí)去✂️極化),必然也(ye)要受溶液流動(dòng)速度的影響。但(dàn)是,對于這種影(yǐng)響途徑,溶液流(liú)動就不是唯一(yī)起作用的因素(su)了。除流速外,還(hai)取✌️決于能夠影(ying)響到擴散速度(dù)的那些🙇🏻因素的(de)作用。對腐蝕速(sù)率🙇♀️的影響是溶(róng)液的流動速度(dù)和影💚響擴散速(sù)度的那🐕些因素(su)相🙇♀️互作用的總(zǒng)的結果。從這一(yi)觀點出發,對于(yu)動态試驗的要(yao)求,就不僅僅是(shì)溶液以一定速(sù)度流動,還必須(xu)保證影響擴散(sàn)速度的其他因(yin)素都能反映出(chū)實際🚶酸洗的特(te)點,隻有這樣實(shi)驗⭐結果才具有(yǒu)實際參考的價(jia)值。例如,氧引起(qǐ)的腐蝕,就🐉可能(néng)因爲實驗裝置(zhì)的不合理(如酸(suan)箱敞開而溶液(yè)攪動又十分劇(ju)烈、酸液的體積(ji)和樣品面積之(zhī)比過于大等)而(er)變得比鍋爐實(shí)際🌈酸洗時嚴重(zhong)得多。
對于動态(tài)試驗裝置,較爲(wèi)合理的應如圖(tú)12所設計的那樣(yang)。這種裝置的特(te)點是全密封系(xi)統,它比較好地(dì)模拟了鍋㊙️爐酸(suān)洗時的主🏃要特(tè)征。動态試驗的(de)實驗程序和數(shù)據的🔞處理同靜(jing)态腐💛蝕試驗基(jī)本一樣。隻是多(duo)了一🔱個流速的(de)選定和控制這(zhe)一因素,對于流(liú)動速度的确定(ding)保證試驗段的(de)速度同鍋爐酸(suān)洗工藝所規定(dìng)的流速範圍一(yi)緻,一般在0.1~1米/秒(miao)之間。
利用靜态(tai)和動态腐蝕試(shi)驗可以進行通(tōng)氮除氧和通📞氧(yǎng)的試驗,以查明(míng)氧濃度對腐蝕(shi)速率的影響。也(ye)可以進行添加(jia)不同濃度的Fe3+的(de)試驗,用以觀測(ce)Fe3濃度的影響和(he)小孔腐蝕發生(sheng)的情況。Fe3+添加濃(nóng)度一般爲300~1000ppm,最高(gāo)不超過2000ppm。
3.氫脆試(shi)驗方法
了解氫(qing)滲入金屬後引(yin)起材料機械性(xing)能發生變化的(de)試驗方法通常(cháng)有兩種。一種是(shì)拉伸試驗法,另(ling)一種是彎折試(shì)驗法。
式中(zhōng):ψ——金屬材料的斷(duàn)面收縮率[%];
D0——标準(zhǔn)拉伸試樣的直(zhí)徑(試驗段)[毫米(mǐ)];
D1——拉伸後試樣斷(duàn)口的直徑[毫米(mǐ)]。
再将另一些同(tong)樣的樣品放入(rù)添加有緩蝕劑(jì)的酸溶💛液中進(jìn)行腐蝕試驗,一(yī)般爲1~2小時後,取(qǔ)出樣品很快洗(xǐ)淨、擦幹(不得加(jia)熱)再到材料試(shì)驗機上以同樣(yang)的速度将試樣(yàng)拉斷,求🈚出在酸(suān)液中腐蝕後的(de)試樣的斷面收(shou)縮率。根據試驗(yan)前後斷面收縮(suo)🔞率的變化來判(pàn)斷氫脆⭐發生的(de)大小。可以用氫(qīng)脆系數這一指(zhǐ)标來定量表示(shi)👨❤️👨,氫脆系數是金(jin)🚶屬在該條件下(xia)發生氫脆程度(dù)的表征,計算公(gong)式如下:
式中:η——氫(qīng)脆系數[%];
ψ1——腐蝕(shi)試驗後樣品的(de)斷面收縮率[%]。
一(yi)般,η小于20%,可以認(ren)爲是安全的,大(da)于20%則被認爲有(you)明顯⭐氫脆現象(xiàng)發生,數值越大(dà)則氫脆現象越(yue)嚴重。這種緩❗蝕(shi)劑的使用就值(zhi)得慎重考慮。
進(jìn)行這個實驗時(shí)必須注意,從酸(suan)中取出試樣後(hou),要迅速處理,并(bìng)🔴立即在材料試(shì)驗機上以慢的(de)速度拉斷,中☁️間(jiān)間隔時間不宜(yí)過♍長。因爲滲入(rù)金屬中的氫是(shi)可逆🔞的,這段時(shí)間一長,已經滲(shen)入金屬内部的(de)氫🥰還會跑出,使(shi)原來已經變得(de)比較脆的試樣(yàng)還可以💘得到一(yi)定程度上的恢(huī)複🔴。如果腐蝕試(shi)驗後,不能立♍即(jí)進行拉伸時🚶♀️,必(bì)須将試樣在低(dī)溫下保存。最好(hao)是在-10℃的鹽-冰體(tǐ)系中保存,但不(bú)能夠直接同水(shui)接觸。
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