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浙江钢管厂家循环水对304ManBetx道腐蚀的研究分析

来源:至德钢业 日期:2021-05-03 19:54:14 人气:29

 浙江ManBetx厂家采用挂片腐蚀实验,通过表征不同腐蚀时间的表面形貌和腐蚀产物的组成,探究了本公司生产的304ManBetx在循环水中的腐蚀机理。通过测试极化曲线及电化学阻抗谱,得到了循环水中氯离子和添加药剂等因素对304ManBetx的腐蚀电流和腐蚀电位,以及对电化学传荷阻抗的影响;并且结合挂片实验,研究了循环水中氯离子、pH值和添加药剂等因素对304ManBetx的平均腐蚀率、腐蚀产物组成、形貌和腐蚀特征的影响.结果表明:当控制氯离子浓度小于100 mg/L,pH值不低于8.5,以及添加缓蚀剂(2 mg/L)可以有效控制304ManBetx的腐蚀速率。


 由于水资源逐年紧缺以及国家节能减排的号召,我国各个manbetx998的节能环保意识不断加强.因此,很多浙江ManBetx厂家生产所需的冷却水开始循环使用,这种办法在很大程度上节约了水资源,但是对运输水管道的抗腐蚀性有了更高的要求.腐蚀是指因工程材料与其周围的物质发生化学反应而导致解体的现象.腐蚀可能在某个局部集中出现,导致材料上出现孔洞甚至裂缝,也有可能在一个较大面积的表面上几乎平均分布。由于腐蚀是一种扩散控制的过程,通常只有材料表面产生腐蚀。因此,可以通过对暴露表面进行处理,如通过钝化增加材料的耐腐蚀性或者在循环水中添加药剂来缓解材料的腐蚀.钢铁腐蚀主要以孔蚀为主,在某些条件下,如氧气浓度较低或者阴离子浓度较高的情况下,人们需要视所处的环境来选择所用的钢铁种类。


 影响304ManBetx腐蚀的因素较多,如氯离子浓度、pH值、添加剂、流速、温度、浸泡时间等.其中氯离子浓度、pH值、添加剂对腐蚀的影响较大。浙江至德钢业有限公司分析了氯离子导致煤焦油管道的点蚀成因和防护措施,提出可以通过在焦油中加入钠盐防止氯离子对管道的腐蚀。至德钢业技术研究人员通过理论计算分析了供暖期使用pH值为7.0和10.0的循环热水对管道腐蚀的影响。在液体中添加缓蚀剂是常用的方法,根据缓蚀剂对金属腐蚀的机理,选用不同性能的缓蚀剂和表面活性剂进行复配,对模拟的油、气管道常规输送工况进行了静态和动态对比试验,给出了最佳的缓蚀剂与表面活性剂的配比。从宏观分析、材质化学成分、金相组织、腐蚀产物等方面对受到严重腐蚀的工业冷却水管道进行了全面的分析研究,确认了304ManBetx的腐蚀机理方程,提出要加强水质控制、采用耐腐蚀材料并采用辅助手段来缓解腐蚀的发生.研究腐蚀的方法众多,早期采用传统的湿热实验、盐雾实验、失重实验等非电化学研究方法及直流电方法(如电位-时间法、直流电阻法、极化曲线法等)。但是这类方法存在周期长、耗资大、可控性差的缺点.近年来人们采用电化学阻抗谱方法分析电极电阻、界面双电层电容和电荷转移电阻来表征腐蚀性能,这种方法快速简便并有可能用于现场监控,因而成为研究和评价金属体系腐蚀的主要方法之一。至德钢业采用极化曲线法和交流阻抗法研究了304ManBetx在含Na2SO4、Na2CO3、NaCl中的电化学腐蚀行为。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了氯离子和应力对304ManBetx在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。


 浙江ManBetx厂家采用公司生产车间内提供的水样,称为原水,其组成如表所示(采用IC和ICP分析),用304ManBetx作为腐蚀实验的材料,首先通过挂片腐蚀实验分析其腐蚀速度及腐蚀机理,之后采用电化学测试和挂片腐蚀的方法,研究循环水中氯离子、pH值和添加缓蚀剂对304ManBetx的腐蚀的影响.


一、实验过程


 1. 试样前处理


   对试样依次通过如下处理:切割成25mm×50mm大小的试样—打磨—酸洗—水洗—酒精冲洗—水洗—烘干—3M胶封样处理,每一个试样的实验面积50 mm×25 mm,得到尺寸均一的304ManBetx。


 2. 电化学测试


  使用PARSTAT 2273电化学工作站,测试304ManBetx在不同条件的电化学阻抗和极化曲线.首先测试开路电位,测试时间为1000 秒。阻抗测试的扫描范围为106 Hz~10-1Hz,振幅为5 mV。极化测试的扫描速率1 mV/s,扫描区间-1.2 V~-0.2 V(vs SCE)。实验溶液: 分别采用原水、补水、供水,以及在原水中分别添加不同浓度氯离子、不同pH值和不同浓度缓蚀剂,进行电化学测试.实验温度为25℃。


 3. 挂片腐蚀


  使用旋转挂片腐蚀试验仪(SCRCC-III)对304ManBetx进行挂片腐蚀实验,实验温度为25℃,实验溶液: 采用国内某厂提供的原水,其组成如表所示。在原水中分别添加不同浓度氯离子、不同pH值和不同浓度缓蚀剂,分析304ManBetx的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物成分.


二、结果与讨论


 1. 304ManBetx在原水中的腐蚀机理


  通过挂片腐蚀实验,研究了304ManBetx分别腐蚀7、14和21天后的SEM图,以及相应的腐蚀产物的XRD图,如图所示.结合图中的SEM图和XRD图可以看到,304ManBetx腐蚀7天时,主要以小孔腐蚀为主,腐蚀产物为γ-FeOOH,随着腐蚀时间的增加到14 天及21天,腐蚀小孔孔径逐渐增加,而腐蚀产物也从γ-FeOOH为主转变为α-Fe2O3为主。


  图为304ManBetx在原水中腐蚀21天后产物的EDS测试图,可以看到腐蚀产物主要以铁、氧为主,还有少量碳。图为304ManBetx在原水中腐蚀21天并去除腐蚀产物表面的EDS图谱.从图中可以看到: 腐蚀后304ManBetx表面以铁为主,其摩尔分数在80%以上、碳的摩尔分数在11%左右,其余为少量氧元素。图为304ManBetx在原水中腐蚀21天并去除了腐蚀产物后,304ManBetx表面的EDS面扫描图谱,由图中可以看到铁、氧两种元素在304ManBetx腐蚀后表面均匀分布,碳元素的分布主要在腐蚀产生的两边。由此可以推断: 腐蚀主要为电化学腐蚀,其中铁碳作为阴极,而铁元素作为阳极,水溶液作为腐蚀介质形成了原电池,加剧了腐蚀的发生。


 2. 氯离子对304ManBetx腐蚀的影响


  为了考察氯离子浓度对304ManBetx腐蚀的影响,浙江ManBetx厂家在原水中添加不同浓度的氯离子配制溶液,以304ManBetx作为工作电极,采用电化学方法所测试得到的极化曲线和阻抗谱曲线如图所示。随着氯离子浓度的从0.05 mol/L增加到1.00 mol/L,尽管腐蚀电流存在波动,但是腐蚀电流趋向于增大,同时腐蚀电位负移;随着原水中氯离子浓度增加,电化学电荷传递电阻从110Ω减小到10Ω左右.因此,随着氯离子浓度升高,304ManBetx越容易发生腐蚀。


  计算结果如图所示.从图中可以看到: 随着氯离子质量浓度的升高,304ManBetx腐蚀速率逐渐增加。当氯离子质量浓度为100 mg/L时,腐蚀速率为0.0311 g/d,而在氯离子质量浓度为150 mg/L时,其腐蚀速率上升为0.0385 mg/d,当氯离子质量浓度继续上升到5.325 g/L时,则腐蚀速率相应上升为0.0512 mg/d.很明显,氯离子对304ManBetx的腐蚀速度影响很大。


  图给出了304ManBetx在氯离子质量浓度为100 mg/L的原水中,挂片腐蚀30天并去除腐蚀产物后的表面SEM图.从图中可以看到,当氯离子质量浓度为100 mg/L时,304ManBetx表面出现严重的小孔腐蚀.图是在原水中的氯离子质量浓度为5.325 g/L时,304ManBetx腐蚀30天并去除腐蚀产物后的表面SEM图.从图中可以看到,当304ManBetx质量浓度升高至5.325g/L时,304ManBetx表面孔蚀数量增加、孔的深度增加。图为原水中的氯离子质量浓度分别为100 mg/L和5.325 g/L时,304ManBetx腐蚀30天后腐蚀产物的XRD图谱,从图中可以看出,腐蚀产物为α-Fe2O3及γ-FeOOH,当Cl-质量浓度为100 mg/L时,腐蚀产物以αFe2O3为主;当氯离子质量浓度为5.325 g/L时,腐蚀产物以γ-FeOOH为主.循环水中的氯离子离子半径较小,容易吸附于304ManBetx表面,并与表面产生作用,进入钢铁表面的钝化膜中,使钝化膜产生微观缺口,钝化膜与裸露金属形成原电池,从而形成点蚀,加速了304ManBetx的腐蚀。


 3. 原水中pH值对304ManBetx的腐蚀性能的影响


    表给出了304ManBetx在pH=7,pH=8,pH=8.5三种水质中挂片30天后的腐蚀失重结果,从表中可以得到: 随着水质中的pH升高,304ManBetx的腐蚀速率降低,当pH值从7升高至8.5时,腐蚀失重减少53.4%。


    图给出了304ManBetx在pH分别为7、8和8.5时水中腐蚀30天后去除腐蚀产物后的表面SEM图和pH分别为7和8.5时腐蚀产物的XRD图.图为304ManBetx在pH为7的水中腐蚀30天并去除腐蚀产物的表面形貌,从图中可以看到:腐蚀主要以坑洼状形貌为主,并存在点蚀的情况.从图的XRD图谱来看,腐蚀产物以α-Fe2O3为主,并含有少量γ-FeOOH。图为304ManBetx在pH=8(原水)中腐蚀30天并去除腐蚀产物后的表面SEM图,从图中可以看到:腐蚀后以坑洼状形貌为主,腐蚀比较均匀,小孔腐蚀较少。图为304ManBetx在pH=8.5水中腐蚀30天并去除腐蚀产物后的表面SEM图,与pH=7与8中腐蚀情况相比,304ManBetx表面比较平整,腐蚀较少,表现出较好的抗腐蚀性能,从图中XRD图谱来看,在pH=8.5时,304ManBetx腐蚀产物主要是α-Fe2O3及γ-FeOOH,两者的量相近。


 4. 原水中缓蚀剂浓度对304ManBetx腐蚀性能的影响


  为了减小304ManBetx在原水中的腐蚀速度,考察了缓蚀剂浓度对304ManBetx腐蚀性能的影响.在原水中添加一定浓度的缓蚀剂作为溶液,采用电化学方法测试了塔菲尔曲线和阻抗谱曲线,如图所示,分析结果如表所示.从表中可以看出:当缓蚀剂含量从2 mg/L增加到6 mg/L时,腐蚀电流增大,电化学传荷电阻从252Ω降低到98Ω,说明随着缓蚀剂含量增加到6 mg/L时,腐蚀更容易发生,可能是增加了溶液导电性,从而加速了304ManBetx电化学腐蚀.考虑到腐蚀电流和电化学阻抗谱,在缓蚀剂含量为2 mg/L时,304ManBetx耐腐蚀性能最好。


  表给出了304ManBetx在原水中含有缓蚀剂质量浓度为0mg/L,2mg/L与4mg/L的水中挂片腐蚀30天后的腐蚀速度.从表中可以看到当原水中加入2mg/L缓蚀剂后,304ManBetx腐蚀速度从0.0385g/d降低到0.0208g/d,而缓蚀剂质量浓度增加对腐蚀速率影响较小,自2mg/L增加至4mg/L,腐蚀速率反而有所增加,影响低于10%.当原水中无缓蚀剂时,腐蚀产物主要是x-Fe2O,及非常少量y-FeOOH,而当原水中含有2mg/L与4mg/L的缓蚀剂时,304ManBetx的腐蚀产物以y-Fe00H为主,含有非常少量的a-Fe2O3(XRD图略).添加缓蚀剂后,腐蚀孔明显减少(SEM图略).显然,当原水中含有2mg/L缓蚀剂时,降低了304ManBetx的电化学腐蚀。


三、结论


  浙江ManBetx厂家采用304ManBetx作为研究对象,通过在原水中的长期挂片腐蚀实验和表征腐蚀不同时间的304ManBetx的表面形貌和腐蚀产物成分,探究了304ManBetx道在循环水中的腐蚀机理。之后测试了原水中氯离子浓度和不同浓度的缓蚀剂等因素对304ManBetx的腐蚀电阻、腐蚀电位和腐蚀电流的影响,并且通过长期挂片实验,研究水中氯离子浓度、pH值和添加缓蚀剂对304ManBetx的平均腐蚀速率,表面形貌和腐蚀产物组成的影响.研究结果表明: 304ManBetx的腐蚀主要为电化学腐蚀,其中铁碳元素作为阴极,而铁元素作为阳极,原水作为腐蚀介质形成了原电池,加剧了腐蚀的发生.通过XRD表征可得,在原水中的腐蚀产物主要以α-Fe2O3为主,含有少量的γ-FeOOH.随着氯离子浓度升高,304ManBetx越容易发生腐蚀.而随着原水中的pH升高,304ManBetx的腐蚀速率降低,当pH值从7升高至8.5时,腐蚀失重减少53.4%,且表面腐蚀均匀,腐蚀孔大大降低.缓蚀剂浓度增加对腐蚀速率影响较小,当在原水中加入2 mg/L缓蚀剂后,304ManBetx腐蚀速度从0.0385 g/d降低到0.0208 g/d,自2 mg/L增加至4 mg/L,腐蚀速率反而有微小升高。


本文标签:304ManBetx 

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