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在整個化學(xué)清洗工程中(zhong)，選擇和應用(yong)緩蝕劑是其(qí)中一個很重(zhòng)要的環節。它(tā)不僅直接影(ying)響到化學清(qīng)洗的效果，更(geng)重要的💃🏻是還(hai)會影響到鍋(guō)爐的安全和(he)壽命，以及酸(suan)洗工程的成(chéng)本。因此，必須(xū)給予十分認(rèn)真的注意。在(zài)這裏，我們把(ba)在應㊙️用緩蝕(shi)劑🈲時必須注(zhù)意的問題歸(guī)㊙️納成下面三(san)個方面加以(yi)介紹。
酸洗緩蝕劑(jì)的品種很多(duō)，使用時，必須(xū)根據清洗鍋(guo)🐆爐的自然條(tiáo)🔴件(如鍋爐的(de)結構、材料的(de)成分、垢的性(xìng)質及組成等(děng))和初步确定(dìng)的工藝條件(jian)(酸的種類及(jí)濃度、清📐洗溫(wēn)度、可能達到(dao)的最高流速(su)以及要求達(dá)到的清洗水(shui)準等)，選⁉️定在(zai)性能♻️上能滿(mǎn)足或基本滿(mǎn)足要求的緩(huǎn)蝕劑。
酸性緩(huan)蝕劑的很多(duō)性能都是有(you)一定的适用(yong)範圍和條件(jiàn)🚩的，不是一成(chéng)不變的。例如(rú):緩蝕劑的緩(huǎn)蝕效👅率(這是(shì)緩蝕劑最重(zhong)要的性能)是(shi)在某一固定(ding)實驗條件下(xia)，根據添加和(hé)不♈添加緩蝕(shí)劑時的腐蝕(shi)速率🍓的相對(duì)比值求出來(lai)的。因此，一♻️提(ti)到緩蝕效率(lǜ)就一定要注(zhu)意是在什麽(me)體系(材料的(de)牌号和成分(fen)，酸的❤️種類和(he)濃度)、什麽條(tiao)件(溫度、流速(su)、緩蝕劑濃度(du))下得到的。商(shang)品酸洗緩蝕(shí)劑的說明書(shu)往往隻給出(chū)一些緩蝕效(xiao)率，而沒有同(tong)時給出求緩(huan)蝕效率的條(tiao)件，這就要求(qiú)酸✌️洗工作者(zhě)查❌清它們🏃🏻的(de)實驗條件，并(bing)把它們的适(shì)用範圍同🍓初(chū)步确定的工(gong)藝條件逐一(yī)對照，隻有這(zhè)樣才🐅能保證(zheng)緩蝕⭐劑的實(shi)際效果。
小孔(kǒng)腐蝕和氫脆(cui)的發生更要(yao)引起酸洗工(gōng)程人員的注(zhu)🈲意。确定某一(yī)緩蝕劑對某(mǒu)一鋼材有無(wu)小孔腐㊙️蝕現(xiàn)象發生，一🌈定(ding)要在添加足(zú)量的Fe3+(一般爲(wei)1000ppm左右)的☔條件(jiàn)下🐕進行試驗(yan)。在Fe3+爲零的酸(suān)⚽溶液中觀察(chá)不到小孔并(bìng)不等于在實(shí)際酸洗條件(jian)下不發生小(xiǎo)孔腐蝕💚。因此(ci)，對于商⛱️品緩(huan)蝕劑說明書(shu)所介紹的情(qíng)況必須結合(he)實際情況進(jìn)行審定。必要(yao)👨❤️👨時，酸洗工程(cheng)人🍓員要進行(háng)一些🌐小型試(shi)驗，以确定選(xuǎn)用的緩蝕劑(ji)的各項性能(neng)是否滿足自(zì)己的要求。
在(zài)選用酸性緩(huan)蝕劑時，除了(le)緩蝕效率、局(jú)部腐蝕的㊙️指(zhi)标🧑🏽🤝🧑🏻外，還要綜(zōng)合考慮其他(ta)一些性能。例(lì)如，在人口☎️密(mì)集的市區進(jìn)行鍋爐清洗(xi)，就必須選用(yòng)沒有特殊🔞臭(chòu)味、毒性盡可(ke)能低的緩蝕(shí)劑，以減少在(zai)酸洗過程中(zhong)及酸洗🔅後帶(dài)來的污染。
當(dang)工藝條件和(hé)緩蝕劑确定(dìng)之後，還有一(yi)個正确使用(yong)緩蝕劑🏃♀️的🤟問(wen)題。否則即使(shǐ)是性能适宜(yí)的緩蝕劑，如(rú)果☂️得不到正(zhèng)确的使用✏️，同(tong)樣收不到良(liáng)好的效果。
正(zhèng)确使用緩蝕(shi)劑主要表現(xiàn)在對酸洗條(tiáo)件的控制‼️上(shàng)。說得确切一(yi)點，就是根據(ju)工藝參數選(xuan)定了合适的(de)緩蝕劑之後(hou)，實際🔞酸洗🏃♂️時(shí)就應該反過(guò)來根據緩蝕(shi)劑的性能限(xian)💛定酸洗工藝(yi)參🆚數可能的(de)變動範圍。例(li)如，當确定酸(suān)洗是在5%HCl、50℃條件(jiàn)下進行，所選(xuan)用的緩蝕💋劑(jì)在40～60℃、4～7%HCl中對碳鋼(gāng)管的緩蝕效(xiao)率爲98～99%。那麽，要(yào)保證确實收(shou)到98～99%的緩蝕效(xiào)率，就必須保(bao)證在整個酸(suan)洗操作中，酸(suan)的濃度最高(gāo)不得超過7%，溫(wen)度不得超過(guò)60℃。在正常的酸(suān)洗期間做到(dào)這一🙇🏻點并不(bu)十分困難。但(dan)💘是在進酸、配(pei)酸過程以及(jí)預加熱等這(zhè)些👉操作中要(yao)嚴格做到😍這(zhè)一點就不十(shí)分👄容易了。必(bì)須在工藝操(cao)作中采取一(yi)些必要的措(cuò)施。還必須注(zhù)意，在這裏講(jiǎng)“不得超過”不(bú)僅僅是指觀(guān)測點測量到(dao)的和取樣點(diǎn)分析得到的(de)數據，而是指(zhi)包括任何一(yi)個局部的整(zheng)個酸洗系統(tǒng)和任何一瞬(shùn)間都不超過(guò)規定的參數(shù)。
正确使用緩(huǎn)蝕劑的另一(yi)個重要的問(wen)題是緩蝕劑(jì)濃度。
緩蝕劑(jì)的任何性能(neng)都隻有在緩(huǎn)蝕劑達到某(mou)一濃度💜以後(hòu)☀️才表現出來(lái)。因此，要保證(zhèng)緩蝕效果，就(jiu)不僅隻看多(duō)少噸酸👌液加(jia)了多少公斤(jīn)緩蝕劑，更重(zhòng)要的🐆是要看(kan)緩蝕劑的分(fen)配是否均勻(yun)。一定要避免(miǎn)某一局部緩(huan)蝕劑濃度偏(piān)高，另一些👈局(ju)部濃度又偏(pian)低的不均勻(yun)現象發生。緩(huan)蝕劑✊濃度往(wǎng)往是無法用(yong)化學方法測(cè)定的。其濃度(dù)的控制主要(yao)是從加入方(fāng)㊙️式上加以保(bao)證🌍。緩蝕劑的(de)添加🏃方式，應(ying)根據選用緩(huan)蝕劑🍉性能的(de)不同而異，可(kě)以預先加入(ru)到水中，也可(kě)以預先加入(ru)到濃酸中或(huò)在加酸的同(tong)時加入緩蝕(shi)劑。無論哪一(yī)種方式，都必(bì)須使緩蝕劑(ji)的加入速度(du)同進入鍋爐(lu)的酸液成一(yī)定的🆚比例。這(zhè)樣，當整個鍋(guo)爐充滿酸㊙️液(ye)的同時，緩蝕(shi)劑也正好按(an)規定量均勻(yun)地分配在整(zheng)個👣酸洗系統(tǒng)中。緩蝕劑的(de)✍️加入💋可以用(yòng)人工🏃♂️從酸箱(xiāng)口加入，也可(ke)㊙️以用計量泵(beng)同酸管并行(hang)注入到酸洗(xǐ)系統中。有條(tiáo)件的地方，采(cǎi)用後一種方(fāng)式爲好，這樣(yang)既能保證添(tian)加緩蝕劑的(de)質量，又省工(gong)安全✨。
三、正确(què)評定緩蝕劑(jì)
1.靜态(tai)腐蝕試驗方(fāng)法
靜态腐蝕(shi)試驗方法是(shi)簡便易行而(ér)又十分重要(yao)的方📞法。它之(zhī)所以重要，是(shi)因爲這種方(fang)法能夠很好(hǎo)地反映💃🏻出鍋(guo)⛱️爐酸洗時腐(fǔ)蝕過程的主(zhu)要特征——氫去(qù)極化引起的(de)腐蝕過程。在(zai)沒有添🔞加緩(huan)蝕劑的酸洗(xi)液中，靜态試(shì)驗得到的腐(fu)蝕速率幾乎(hu)完全🏒是由氫(qīng)去極化引起(qǐ)的。添加緩蝕(shi)劑對這一腐(fu)蝕⛷️速率的改(gai)變，也就表明(ming)該緩蝕劑對(dui)氫去極🈲化的(de)腐蝕過程的(de)抑制能力。
具(ju)體步驟如下(xia):先選定進行(hang)試驗的樣品(pin)，樣品的化學(xué)成分和金💞相(xiang)組織必須同(tóng)酸洗的鍋爐(lú)材料一緻。加(jiā)工成适當的(de)♻️大小，一般爲(wei)20×50毫米。用機械(xie)磨光或化學(xue)清洗的方法(fa)除去樣品上(shang)的鏽層，以保(bao)證完全裸露(lu)出潔淨☎️的金(jīn)屬表面，再用(yòng)200～400号🍉砂紙仔細(xi)磨光，表面無(wú)明顯劃痕和(hé)小孔。把制🍓備(bei)好的樣品用(yòng)丙酮或無🤟水(shui)酒精除去油(yóu)污，并用吹風(fēng)機吹幹，用熱(re)風幹燥後😍的(de)樣品要放入(ru)幹燥器内冷(leng)卻到室溫後(hòu)用分析天平(ping)精确稱重(這(zhe)一重量就是(shi)腐蝕前重)。将(jiang)稱完重量🚶♀️的(de)樣品放入盛(sheng)有一定💜體積(ji)的酸液，并預(yù)先恒定在試(shi)驗溫度的玻(bō)璃燒杯或塑(sù)料瓶中進行(háng)腐蝕試驗。酸(suān)溶液的種類(lei)、濃度和溫度(du)要同鍋爐實(shí)際酸洗工藝(yì)條件一緻。試(shi)驗樣品在試(shi)驗容器(玻璃(lí)燒杯或塑料(liao)瓶)中不要卧(wo)放，而應懸挂(guà)或直立。經過(guò)一定時間以(yǐ)後(該時間即(ji)💜爲腐💞蝕試驗(yàn)時間)，取出樣(yang)品并洗淨🏃♂️，再(zai)經過丙酮或(huo)無水🥵酒精清(qing)除水分并用(yong)與試驗前♍相(xiang)同的方法幹(gàn)燥、冷卻，待完(wan)全恢複到室(shi)🏃溫後又精确(que)稱其重量(這(zhè)一重量就是(shì)腐🔞蝕後重)。根(gēn)據♍腐蝕前後(hou)重量的變化(hua)就可計算出(chū)腐蝕速率。再(zai)根據🏒添加緩(huan)蝕劑和未加(jia)緩蝕劑腐蝕(shi)速率的變化(huà)💰計算出緩蝕(shi)效率，計算公(gōng)式如下:
式中(zhong):
K——腐蝕速率[克(kè)/米2·時]；
G0——腐蝕前(qian)樣品的重量(liang)[克]；
G——腐蝕後樣(yàng)品的重量[克(kè)]；
S——樣品的表面(mian)積[米2]；
h——腐蝕試(shì)驗時間[小時(shi)]。
式中:Q——緩蝕劑(jì)的緩蝕效率(lü)[%]；
K0——未添加緩蝕(shí)劑時的腐蝕(shi)速率[克/米2·時(shi)]；
K1——添加緩蝕劑(ji)後的腐蝕速(sù)率[克/米2·時]。
2.動(dòng)态腐蝕試驗(yàn)方法
鍋爐酸(suān)洗并不完全(quan)是在靜止溶(rong)液中進行的(de)，甚至應該說(shuo)更多的時間(jiān)是在溶液以(yi)一定流速的(de)動态條件下(xià)進行的。因此(cǐ)，研究溶液流(liu)動對緩蝕劑(ji)性能的影響(xiang)，是把靜态試(shi)驗結果應用(yòng)于鍋爐實際(jì)酸洗的重要(yào)步驟。
溶液流(liu)動是動态試(shì)驗方法的主(zhǔ)要特征。但是(shì)，流動對腐蝕(shi)發生影響的(de)具體途徑則(zé)可以是完全(quán)不同的。可以(yǐ)作❤️如下兩種(zhǒng)假設🌈，一是緩(huǎn)蝕劑的緩蝕(shi)效率直接受(shòu)溶液流動的(de)影響。如果是(shì)這樣，溶液的(de)流動速度就(jiu)成爲動态試(shi)驗中的決定(dìng)性影響因素(su)，隻要💁是在能(néng)使溶液以一(yī)定速度流動(dòng)的任何一種(zhong)試驗裝置中(zhong)進行試驗，都(dōu)應該能夠反(fan)映出這一規(guī)律。另一種假(jiǎ)設是，一些受(shou)擴散🔞速度影(ying)響的因素(如(ru)前面👨❤️👨談到的(de)氧、Fe3+的陰極去(qù)極化)，必然也(yě)要受溶液流(liu)動速度的影(yǐng)響。但是，對于(yu)這種影響途(tu)徑，溶液流動(dong)就不🚶是唯一(yi)起作用的💞因(yīn)素了。除流速(sù)外，還取決于(yú)能夠影響到(dao)擴散速度的(de)那些因素的(de)作用。對腐蝕(shi)速率的影🔴響(xiǎng)是溶液的流(liu)動速度和影(yǐng)響擴散速度(du)的那些因素(sù)相互作用的(de)總的結果。從(cong)❌這一🌐觀點出(chū)發，對于動态(tài)試驗的要求(qiu)，就不僅僅是(shi)溶液以一定(ding)速度🛀🏻流動，還(hai)必須保證影(ying)㊙️響擴散速度(dù)的其♈他因素(su)都能反映出(chu)實際🌈酸洗的(de)特點，隻有這(zhè)樣實驗🆚結果(guǒ)才具有實際(ji)參考的價值(zhí)。例如🌍，氧引🌂起(qǐ)的腐蝕，就可(ke)能因爲實驗(yan)裝置的不合(hé)理(如酸箱敞(chǎng)開而溶液攪(jiǎo)動又十分劇(ju)烈、酸液的體(ti)積和樣品面(miàn)積之比過于(yú)大等)而變得(dé)比鍋爐實際(ji)酸洗時嚴重(zhong)得多。
對于動(dong)态試驗裝置(zhì)，較爲合理的(de)應如圖12所設(shè)計的那樣。這(zhè)種裝置的特(te)點是全密封(fēng)系統，它比較(jiao)好地模拟了(le)鍋爐酸洗時(shi)的主要特征(zhēng)。動态試驗的(de)實驗程序和(hé)數據的處理(li)同🚶靜态腐蝕(shi)試驗📐基本一(yi)樣。隻是多了(le)一個流速的(de)選定和控🍉制(zhì)這一因素，對(dui)于流動速度(du)的确定保證(zhèng)試驗段的速(sù)度同鍋爐酸(suān)洗工🌍藝所規(guī)定的流🌈速範(fan)圍一緻，一般(bān)在0.1～1米/秒之間(jian)。
利用靜态和(he)動态腐蝕試(shi)驗可以進行(hang)通氮除氧和(hé)通氧的試驗(yan)🥰，以查明氧濃(nóng)度對腐蝕速(su)率的影響。也(ye)可以進行添(tian)加不同濃度(dù)📞的Fe3+的試驗，用(yòng)以觀測Fe3濃度(du)的影響和小(xiǎo)孔腐蝕發🐅生(shēng)的情況。Fe3+添加(jia)濃度一般爲(wei)300～1000ppm，最高不超👅過(guo)2000ppm。
3.氫脆試驗方(fāng)法
了解氫滲(shèn)入金屬後引(yin)起材料機械(xiè)性能發生變(biàn)化的試驗方(fāng)💯法通常有兩(liǎng)種。一種是拉(la)伸試驗法，另(ling)一種是彎折(she)試驗法。
拉伸(shēn)試驗法是将(jiāng)與鍋爐熱交(jiao)換管化學成(chéng)分和金相組(zǔ)🏃🏻♂️織完全相同(tong)的鋼棒，加工(gong)成标準拉伸(shen)試樣，用材料(liao)💘試驗☂️機慢🌈速(su)将🔞試樣拉斷(duan)，測量斷口處(chu)斷面的直徑(jìng)，計🐪算出該試(shì)樣未受氫影(yǐng)響時的斷面(mian)收縮率，計算(suan)公式如下:
式(shi)中:ψ——金屬材料(liào)的斷面收縮(suō)率[%]；
D0——标準拉伸(shēn)試樣的直徑(jing)(試驗段)[毫米(mi)]；
再将另(ling)一些同樣的(de)樣品放入添(tian)加有緩蝕劑(jì)的酸溶液中(zhōng)進🈲行腐蝕試(shi)驗，一般爲1～2小(xiao)時後，取出樣(yàng)品很快洗淨(jing)、擦💛幹(不得加(jiā)熱)再到材料(liao)試驗機上以(yǐ)同樣的速度(dù)将試樣拉斷(duàn)，求出在酸液(yè)中腐蝕後的(de)試樣的斷面(miàn)收縮率。根據(jù)試驗前後斷(duàn)面收縮率的(de)變化🌂來判斷(duàn)氫脆發生的(de)大小。可以用(yong)氫脆系數這(zhè)一指标來定(ding)量表✍️示，氫脆(cuì)系數是金屬(shu)在該條件下(xià)發生氫脆程(chéng)度🧡的表征，計(ji)算公👨❤️👨式如下(xià):
式中:η——氫脆系(xì)數[%]；
ψ0——腐蝕試驗(yan)前樣品的斷(duan)面收縮率[%]；
ψ1——腐(fǔ)蝕試驗後樣(yang)品的斷面收(shou)縮率[%]。
一般，η小(xiao)于20%，可以認爲(wèi)是安全的，大(da)于20%則被認爲(wei)有明顯氫脆(cui)現象發生，數(shù)值越大則氫(qing)脆現象越嚴(yán)重。這種緩❗蝕(shi)劑的使用就(jiù)值得慎重考(kao)慮。
進行這個(gè)實驗時必須(xu)注意，從酸中(zhong)取出試樣後(hòu)，要迅速處理(li)，并💘立即在材(cái)料試驗機上(shàng)以慢的速度(du)拉斷，中間間(jiān)隔時💔間不宜(yí)過長。因爲滲(shèn)入金屬中的(de)氫是可逆的(de)，這段時間一(yi)長，已經滲入(ru)金屬内部的(de)氫還會跑出(chu)，使原來已經(jīng)變得比較脆(cui)的試樣還可(kě)以👌得到一定(ding)程度上的恢(hui)複。如果腐蝕(shí)試驗後，不能(neng)立🐕即進行拉(la)伸🏃♂️時，必須将(jiang)試樣在低溫(wēn)下保存。最好(hǎo)是在-10℃的鹽-冰(bing)📞體系中保存(cún)，但不能夠直(zhí)接同水接觸(chu)。
檢查氫脆的(de)另一個方法(fa)是彎折法。彎(wan)折試驗是在(zài)一個能夠将(jiāng)試樣固定，并(bìng)準确向兩個(gè)方向做180°或90°彎(wan)折的機器上(shàng)進行的。試樣(yàng)的材料一般(bān)選用對氫脆(cuì)更敏感的高(gao)強度彈簧鋼(gang)絲，截成10厘米(mi)一段作爲實(shí)驗樣品。高㊙️強(qiáng)度彈簧鋼絲(sī)的強度比一(yi)般鍋爐用鋼(gāng)高許多，在一(yi)般情況下，氫(qīng)脆發生的敏(mǐn)感性是與材(cai)料的強度成(cheng)正比的。如果(guǒ)在鋼絲上觀(guan)察不到🔞氫脆(cui)🌈現象的發生(shēng)，那麽對于鍋(guō)爐用鋼則可(ke)以認爲是安(an)😍全🤩的，這就是(shi)我們選🛀用彈(dan)簧鋼絲的原(yuán)因。實驗程序(xù)同拉伸法基(ji)本相同，分别(bie)求出💃在酸中(zhōng)腐蝕和未腐(fu)蝕的樣品彎(wān)斷時的彎折(she)次數，根據彎(wān)斷🈲次數的變(bian)🧑🏾🤝🧑🏼化可以判斷(duan)☂️鋼絲發生氫(qing)脆的程度，腐(fu)蝕後彎斷的(de)彎折次數越(yuè)少，說明氫脆(cuì)現象越嚴重(zhong)，和未腐蝕一(yi)樣或僅僅減(jiǎn)少1～2次，則說明(míng)氫脆現象不(bú)嚴重。這種方(fāng)法是檢查緩(huan)蝕劑抑制滲(shèn)氫能力的比(bi)較簡便的🌂方(fāng)☀️法。但是，它的(de)精度與重現(xian)性比🌂拉伸法(fǎ)⭐要差一些。我(wǒ)們可以用重(zhong)複多次試驗(yàn)取平均值的(de)方法來克服(fu)這一缺點。由(yóu)于試驗簡單(dān)，重複試驗是(shi)很容易進行(hang)的。
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