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在(zài)整個化(hua)學清洗(xǐ)工程中(zhong)，選擇和(he)應用緩(huan)蝕劑是(shì)其中一(yī)個很重(zhong)要的環(huan)節。它不(bú)僅直接(jiē)影響到(dào)化學清(qing)洗的效(xiào)果，更重(zhong)🈚要的是(shì)還會影(ying)響到鍋(guo)爐的安(ān)全和壽(shou)命，以及(ji)酸洗工(gōng)程的成(chéng)本。因🌂此(ci)，必須🥵給(gei)予十分(fèn)認真的(de)注意。在(zài)這裏，我(wǒ)們把在(zài)應🐅用緩(huǎn)蝕劑時(shí)必須注(zhu)意的問(wen)題歸納(nà)成下面(miàn)三個方(fāng)面加以(yǐ)介紹。
一(yī)、正确選(xuan)擇緩蝕(shí)劑
酸洗(xǐ)緩蝕劑(ji)的品種(zhong)很多，使(shi)用時，必(bì)須根據(jù)清洗鍋(guō)爐㊙️的自(zi)然😘條件(jiàn)(如鍋爐(lu)的結構(gou)、材料的(de)成分、垢(gòu)的性質(zhi)及🚶♀️組成(chéng)等)和初(chū)步确定(ding)👅的工藝(yì)條件(酸(suan)的種類(lèi)及濃度(dù)、清洗溫(wen)度、可能(néng)達到的(de)最高流(liú)速以及(jí)要求達(da)到的清(qing)洗水準(zhun)等)，選🐪定(dìng)在性能(neng)上能滿(man)足或基(ji)本滿🏃🏻♂️足(zu)要求的(de)緩蝕劑(jì)。
酸性緩(huǎn)蝕劑的(de)很多性(xing)能都是(shì)有一定(ding)的适用(yòng)範圍和(hé)條件的(de)，不是一(yī)成不變(biàn)的。例如(ru):緩蝕劑(ji)的緩蝕(shi)效率(這(zhè)是緩蝕(shí)劑最重(zhòng)要的性(xìng)能)是在(zài)某一固(gu)定實驗(yàn)條件下(xià)，根據添(tian)加和不(bú)添加緩(huan)蝕劑時(shi)的腐蝕(shi)速率👄的(de)相對比(bǐ)值求出(chu)來㊙️的。因(yin)此，一提(ti)到緩蝕(shí)效率就(jiù)一✊定要(yào)注意是(shi)💘在什麽(me)體系☂️(材(cai)料的牌(pái)号和成(chéng)分，酸的(de)種類和(he)濃度)、什(shi)麽條件(jian)(溫度、流(liú)速、緩蝕(shi)劑濃度(dù))下得❌到(dào)的。商品(pǐn)酸洗緩(huan)蝕劑的(de)說明書(shu)往往隻(zhī)給出一(yi)些緩♈蝕(shi)效率，而(ér)沒有同(tóng)時給出(chū)求緩蝕(shí)效率的(de)條件，這(zhè)就要求(qiú)酸洗工(gong)作者查(cha)清它們(men)的實驗(yàn)條件，并(bìng)把它們(men)的适用(yòng)範圍同(tong)初步确(què)定的工(gōng)藝條件(jiàn)逐一對(dui)照，隻有(yǒu)這樣才(cái)能保證(zhèng)緩蝕♍劑(jì)的實際(jì)效果。
小(xiǎo)孔腐蝕(shí)和氫脆(cuì)的發生(shēng)更要引(yin)起酸洗(xǐ)工程人(rén)員的注(zhù)意🧡。确定(ding)某一緩(huan)蝕劑對(duì)某一鋼(gang)材有無(wu)小孔腐(fu)蝕現象(xiang)發生，一(yi)定要在(zai)添加足(zú)量的Fe3+(一(yī)般爲1000ppm左(zuǒ)右)的條(tiao)件下進(jin)行試🐕驗(yàn)。在Fe3+爲零(ling)的酸溶(róng)液中觀(guan)察不到(dào)小孔并(bìng)不等🐪于(yú)在實際(jì)🐆酸洗條(tiao)件下不(bu)發生小(xiǎo)孔腐蝕(shí)。因此，對(duì)于商品(pǐn)緩蝕劑(ji)說💘明書(shu)所介紹(shào)的情況(kuàng)必須結(jie)合實際(ji)情😘況進(jin)行審定(dìng)。必要時(shi)，酸洗工(gōng)程人員(yuán)要進行(háng)一些小(xiǎo)型試驗(yàn)，以确定(ding)選用的(de)緩蝕劑(jì)的各項(xiang)性能是(shì)否滿足(zu)自己的(de)要求。
在(zài)選用酸(suān)性緩蝕(shi)劑時，除(chú)了緩蝕(shi)效率、局(ju)部腐蝕(shi)的指标(biāo)🐆外，還🎯要(yào)綜合考(kao)慮其他(ta)一些性(xìng)能。例如(ru)，在人口(kou)密集🤩的(de)市區進(jin)行鍋爐(lu)清洗，就(jiu)必須選(xuǎn)用沒有(yǒu)特殊臭(chòu)味、毒性(xing)盡可能(néng)低的緩(huǎn)蝕劑，以(yǐ)減少在(zài)酸洗過(guò)程中及(ji)酸洗🚶♀️後(hou)帶來的(de)污染。
二(er)、正确使(shǐ)用酸性(xìng)緩蝕劑(ji)
當工藝(yi)條件和(hé)緩蝕劑(jì)确定之(zhi)後，還有(yǒu)一個正(zheng)确使用(yòng)💃🏻緩蝕劑(jì)的問題(tí)。否則即(jí)使是性(xing)能适宜(yí)的緩蝕(shí)劑，如果(guǒ)得不到(dào)正确的(de)使用🧡，同(tóng)樣收不(bu)到良好(hao)的效果(guo)。
正确使(shǐ)用緩蝕(shi)劑主要(yao)表現在(zài)對酸洗(xǐ)條件的(de)控制上(shàng)🌈。說得确(que)切一點(dian)，就是根(gen)據工藝(yi)參數選(xuǎn)定了合(he)适的緩(huan)蝕劑之(zhī)後，實際(ji)酸洗時(shi)就應該(gai)反過來(lai)根據緩(huǎn)💛蝕劑的(de)🙇🏻性能限(xiàn)定酸洗(xi)工藝參(cān)數可能(neng)的變動(dong)範圍。例(lì)如，當确(que)定酸洗(xǐ)是在5%HCl、50℃條(tiao)件下進(jin)行，所選(xuan)用的緩(huan)蝕⁉️劑在(zai)40～60℃、4～7%HCl中對碳(tan)📱鋼管的(de)緩蝕效(xiao)率爲98～99%。那(nà)麽，要保(bao)證确實(shí)收到98～99%的(de)緩蝕✊效(xiào)率，就必(bi)須保證(zheng)在整個(ge)酸洗操(cāo)作中，酸(suān)的濃度(dù)最高不(bu)得超過(guo)7%，溫度不(bú)得超過(guo)60℃。在正常(chang)的酸洗(xǐ)期間做(zuò)到這一(yī)點并不(bu)十分困(kun)難。但是(shi)在進酸(suān)、配酸過(guò)程以及(ji)預加熱(rè)等這些(xie)操作中(zhong)要嚴格(ge)做到這(zhè)一點就(jiù)不十分(fen)容易了(le)👄。必須在(zài)工藝操(cao)作中采(cai)取☁️一些(xiē)必要的(de)✊措施。還(hái)必須注(zhu)意，在這(zhè)裏講“不(bú)得超過(guo)🔴”不僅🌈僅(jǐn)是指觀(guan)測點測(ce)量到的(de)和取樣(yàng)點分析(xī)得到的(de)數據，而(er)是指包(bao)括任何(hé)一個局(jú)部的整(zhěng)個酸洗(xǐ)系統和(hé)任何一(yi)瞬間都(dou)不超過(guò)規定的(de)參數。
正(zhèng)确使用(yong)緩蝕劑(ji)的另一(yī)個重要(yao)的問題(ti)是緩蝕(shi)劑濃💁度(dù)🚶♀️。
三、正(zheng)确評定(ding)緩蝕劑(ji)
要想在(zài)實驗室(shì)鑒定緩(huan)蝕劑的(de)緩蝕性(xing)能，必須(xū)建立能(neng)夠反🔱映(ying)酸❌洗基(ji)本特征(zhēng)的試驗(yan)方法。這(zhè)些方法(fa)對于酸(suan)🌈洗工藝(yì)條🔴件要(yào)盡可能(néng)的簡化(hua)和相對(dui)固定。而(er)對于那(nà)些影響(xiǎng)緩蝕劑(ji)性能的(de)主要因(yīn)素則要(yào)嚴格加(jiā)以模拟(nǐ)。隻有這(zhè)樣得到(dao)的結果(guǒ)才具有(yǒu)工業應(yīng)用⁉️的參(cān)考價值(zhi)🔴。現将幾(jǐ)個評定(ding)緩蝕劑(jì)的💞實驗(yan)方法介(jie)紹于下(xia):
1.靜态腐(fu)蝕試驗(yàn)方法
靜(jìng)态腐蝕(shí)試驗方(fang)法是簡(jiǎn)便易行(hang)而又十(shi)分重要(yao)的方法(fa)。它之所(suǒ)以重要(yào)，是因爲(wei)這種方(fang)法能夠(gòu)很好地(dì)㊙️反映🚶出(chū)鍋爐酸(suān)洗時腐(fǔ)蝕過程(chéng)的主要(yao)特征——氫(qing)去極化(huà)引起的(de)腐蝕過(guò)程。在🆚沒(mei)有添加(jiā)緩蝕劑(ji)的酸洗(xi)液🔞中，靜(jìng)态試驗(yan)得到的(de)腐蝕速(su)率幾乎(hu)完全是(shì)由氫去(qu)極化引(yin)起的。添(tiān)加緩蝕(shi)劑對這(zhè)一腐蝕(shi)速率的(de)改變，也(ye)就表明(míng)該緩蝕(shí)劑對氫(qing)去極化(huà)的腐蝕(shi)過程的(de)抑制能(neng)力。
具體(tǐ)步驟如(rú)下:先選(xuan)定進行(hang)試驗的(de)樣品，樣(yàng)品的化(huà)👌學成分(fen)和金相(xiàng)組織必(bi)須同酸(suan)洗的鍋(guo)爐材料(liao)一緻。加(jiā)工成适(shi)🐕當的大(dà)小，一般(bān)爲20×50毫米(mǐ)。用機械(xiè)磨光或(huò)化學清(qīng)洗的方(fang)法除去(qu)樣品上(shang)的鏽層(ceng)，以保證(zheng)完全裸(luǒ)露出潔(jie)淨的金(jīn)屬表面(miàn)，再用200～400号(hào)砂紙仔(zǎi)細磨光(guāng)，表面無(wu)明顯劃(huà)痕和小(xiao)孔。把制(zhi)備好的(de)樣品用(yong)丙酮或(huò)無水酒(jiǔ)精除去(qu)油污，并(bing)用吹風(fēng)機吹幹(gàn)，用熱風(feng)幹燥後(hòu)的樣品(pin)要放入(rù)幹燥器(qì)内冷卻(què)到室溫(wēn)後用分(fen)析天平(píng)精确稱(cheng)重(這一(yī)重量就(jiu)是腐蝕(shí)前重)。将(jiang)稱完重(zhong)量的樣(yàng)品放入(rù)盛有一(yi)定體積(jī)的📧酸液(yè)，并預先(xian)恒👌定在(zài)試驗溫(wen)度的玻(bo)璃燒杯(bei)或塑料(liao)瓶中進(jin)行腐蝕(shí)試驗🔞。酸(suan)溶液的(de)種類、濃(nong)度和溫(wēn)度要同(tóng)鍋爐實(shí)際酸洗(xǐ)工藝條(tiao)件一緻(zhì)。試驗樣(yang)品在試(shi)驗容器(qì)(玻璃燒(shao)杯或塑(su)✉️料瓶)中(zhong)不要卧(wò)放，而應(ying)懸挂或(huò)直立。經(jīng)過一定(dìng)時間以(yǐ)後(該時(shi)間即🆚爲(wèi)腐♉蝕試(shi)驗時間(jiān))，取出樣(yàng)品并洗(xǐ)淨，再經(jing)過丙酮(tong)或無水(shui)酒精清(qing)除水分(fen)并🍉用與(yǔ)試驗前(qián)相同的(de)方法幹(gan)燥、冷卻(què)，待完全(quán)恢複到(dao)室溫後(hòu)又精🐪确(què)稱其重(zhong)量✔️(這一(yi)重量就(jiù)♉是腐蝕(shi)後重)。根(gēn)據腐蝕(shi)前後重(zhòng)量的變(biàn)化就可(ke)計算出(chū)腐蝕速(sù)率🌈。再根(gēn)據添加(jiā)緩蝕劑(ji)和未加(jiā)緩蝕劑(ji)腐蝕速(su)率的變(bian)化計算(suan)出緩蝕(shí)效率，計(ji)算公式(shì)如下:
式(shì)中:
K——腐蝕(shí)速率[克(kè)/米2·時]；
G——腐(fǔ)蝕後樣(yàng)品的重(zhong)量[克]；
h——腐蝕試(shi)驗時間(jian)[小時]。
式(shi)中:Q——緩蝕(shí)劑的緩(huǎn)蝕效率(lǜ)[%]；
K0——未添加(jiā)緩蝕劑(jì)時的腐(fu)蝕速率(lǜ)[克/米2·時(shi)]；
K1——添加緩(huǎn)蝕劑後(hòu)的腐蝕(shí)速率[克(ke)/米2·時]。
2.動(dong)态腐蝕(shi)試驗方(fang)法
鍋爐(lu)酸洗并(bìng)不完全(quán)是在靜(jing)止溶液(yè)中進行(hang)的，甚至(zhì)應該說(shuo)更多的(de)時間是(shì)在溶液(yè)以一定(dìng)流速的(de)動态條(tiáo)件下進(jin)行的。因(yin)此，研究(jiu)溶液流(liu)動對緩(huan)蝕劑性(xing)能的影(yǐng)響💞，是把(bǎ)靜🔱态試(shi)驗結果(guǒ)應用于(yu)鍋爐實(shi)際酸洗(xǐ)的重要(yao)步驟。
溶(rong)液流動(dong)是動态(tài)試驗方(fāng)法的主(zhu)要特征(zheng)。但是，流(liu)動對⭐腐(fu)蝕發⚽生(shēng)影響的(de)具體途(tú)徑則可(ke)以是完(wan)全不同(tóng)的。可以(yi)作如下(xià)兩種假(jia)設⚽，一是(shì)緩蝕劑(jì)的緩蝕(shi)效率直(zhí)接受🏃🏻溶(rong)液流動(dong)的影響(xiǎng)。如果是(shì)這樣🏃♀️，溶(rong)液的流(liú)動速度(du)就成爲(wèi)動态試(shì)驗中的(de)決定性(xing)影響因(yin)素，隻要(yao)🐉是在能(neng)使溶液(ye)以一定(ding)速度流(liu)動的任(ren)何一種(zhong)試驗🥰裝(zhuāng)置中進(jin)行試❗驗(yàn)，都應該(gai)能夠反(fan)映出這(zhè)一規律(lǜ)。另一種(zhong)假設是(shi)，一些受(shou)擴散速(su)度影響(xiǎng)的因素(sù)(如前面(mian)談📱到的(de)氧、Fe3+的陰(yīn)極去🔅極(jí)化)，必然(ran)也要受(shou)溶液流(liú)動速🐉度(du)的影響(xiǎng)。但是，對(duì)于這種(zhong)影響途(tu)徑，溶液(ye)流動就(jiù)不是唯(wéi)一起作(zuò)用的因(yīn)素了。除(chu)流速外(wài)，還取決(jue)于能夠(gou)♻️影響到(dào)擴散速(sù)度的那(na)些因素(sù)的作用(yòng)。對腐蝕(shí)速率❌的(de)影🈚響是(shi)溶液的(de)流動速(su)♋度和影(yǐng)響擴散(sàn)速度的(de)那些因(yīn)素相互(hu)作用的(de)總的結(jié)果。從這(zhè)一觀點(dian)出發，對(dui)于動态(tài)試驗的(de)要求，就(jiu)不僅僅(jǐn)是溶液(ye)以一定(dìng)速度流(liu)動，還必(bì)須保證(zhèng)影響擴(kuo)散速度(du)的其🔅他(ta)因素都(dou)能反映(ying)🌂出實際(ji)♌酸洗的(de)特點👨❤️👨，隻(zhī)有這樣(yang)實驗結(jie)果才具(jù)有實際(ji)參考的(de)價值。例(li)如，氧引(yǐn)起的腐(fu)蝕，就可(kě)能因💛爲(wei)實驗裝(zhuang)置的不(bu)合理(如(ru)酸箱敞(chang)開而溶(rong)液攪🐇動(dong)又十分(fèn)劇烈、酸(suān)液的體(tǐ)積和樣(yàng)品面積(jī)之比過(guò)于大等(deng))而變得(de)比鍋爐(lú)實際酸(suan)洗時嚴(yan)重得多(duo)。
對于動(dong)态試驗(yan)裝置，較(jiào)爲合理(lǐ)的應如(rú)圖12所設(shè)計的那(na)樣。這種(zhong)裝置的(de)特點是(shì)全密封(fēng)系統，它(ta)比較好(hǎo)地模拟(ni)了鍋✏️爐(lú)酸洗時(shí)的主要(yào)特征。動(dòng)态試驗(yàn)的實驗(yan)程序和(he)數據的(de)處理同(tong)靜态腐(fǔ)㊙️蝕試驗(yan)基本一(yī)樣。隻是(shi)多了一(yī)個流速(su)的選定(ding)和控制(zhi)這一因(yīn)🍓素，對于(yú)流動速(su)度的确(què)定保證(zheng)試驗段(duan)的速度(du)同鍋爐(lu)酸洗工(gong)🏃♀️藝所規(gui)定的流(liú)🤞速範圍(wéi)一緻，一(yī)般在0.1～1米(mi)/秒之間(jiān)。
利用靜(jing)态和動(dòng)态腐蝕(shi)試驗可(kě)以進行(háng)通氮除(chu)氧和通(tong)氧♊的試(shì)驗，以查(chá)明氧濃(nong)度對腐(fǔ)蝕速率(lǜ)的影響(xiang)。也可以(yi)進行添(tian)加不同(tóng)濃度的(de)Fe3+的試驗(yàn)，用以觀(guan)測Fe3濃度(du)的影響(xiang)和小孔(kong)腐蝕發(fa)生的情(qíng)況。Fe3+添加(jia)濃度一(yī)般爲🏃♀️300～1000ppm，最(zuì)高不超(chao)過2000ppm。
3.氫脆(cui)試驗方(fāng)法
了解(jiě)氫滲入(ru)金屬後(hou)引起材(cái)料機械(xiè)性能發(fā)生變化(huà)的試驗(yan)方法通(tong)常有兩(liǎng)種。一種(zhǒng)是拉伸(shēn)試驗法(fǎ)，另一種(zhǒng)是彎折(shé)試驗💰法(fǎ)。
式(shì)中:ψ——金屬(shu)材料的(de)斷面收(shou)縮率[%]；
D0——标(biāo)準拉伸(shen)試樣的(de)直徑(試(shi)驗段)[毫(háo)米]；
D1——拉伸(shēn)後試樣(yàng)斷口的(de)直徑[毫(hao)米]。
再将(jiāng)另一些(xiē)同樣的(de)樣品放(fang)入添加(jiā)有緩蝕(shi)劑的酸(suan)溶液中(zhōng)進行腐(fǔ)蝕試驗(yan)，一般爲(wei)1～2小時後(hou)，取出樣(yang)品很快(kuai)洗淨、擦(ca)幹(不🆚得(de)加🌏熱)再(zài)到材料(liào)試驗機(jī)上以同(tong)樣的速(sù)度将試(shì)樣拉斷(duan)，求出在(zai)酸液中(zhong)腐蝕後(hòu)的試樣(yàng)✨的斷面(miàn)收縮率(lü)。根據試(shi)驗前後(hou)斷面收(shou)縮率的(de)變化來(lai)判斷氫(qīng)脆發生(sheng)的大小(xiao)。可以用(yong)氫脆♍系(xì)數這一(yi)指‼️标來(lái)定量表(biao)示，氫脆(cui)系數是(shi)金屬在(zai)該條件(jiàn)下🐉發生(sheng)氫脆程(cheng)度的表(biǎo)征，計算(suàn)公式如(ru)下:
式中(zhong):η——氫脆系(xi)數[%]；
ψ1——腐(fǔ)蝕試驗(yan)後樣品(pǐn)的斷面(mian)收縮率(lǜ)[%]。
一般，η小(xiao)于20%，可以(yi)認爲是(shi)安全的(de)，大于20%則(ze)被認爲(wèi)有明顯(xiǎn)氫🔞脆現(xiàn)象發生(sheng)，數值越(yuè)大則氫(qīng)脆現象(xiàng)越嚴重(zhong)。這種緩(huan)🧡蝕劑的(de)使用就(jiu)值得慎(shèn)重考慮(lü)。
進行這(zhe)個實驗(yan)時必須(xū)注意，從(cóng)酸中取(qǔ)出試樣(yang)後，要迅(xùn)速處理(li)，并🏒立即(jí)在材料(liào)試驗機(ji)上以慢(man)的速度(dù)拉斷，中(zhōng)間間隔(gé)時間不(bú)宜過長(zhǎng)。因爲滲(shèn)入金屬(shu)中的氫(qing)是可逆(nì)的，這段(duàn)時間一(yī)長，已經(jing)滲入金(jīn)屬内部(bu)的氫還(hái)會跑出(chū)，使原來(lai)已經變(biàn)得比🌈較(jiao)脆的試(shì)樣還可(kě)以💞得到(dào)一定程(chéng)🐉度上的(de)恢複。如(ru)果腐蝕(shi)試驗後(hou)，不能立(li)即進行(hang)拉伸時(shi)，必須将(jiang)試樣在(zài)低溫下(xià)保存。最(zui)好是在(zài)-10℃的鹽-冰(bīng)體系中(zhong)保存，但(dàn)不能夠(gou)直接同(tóng)水接觸(chu)。
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