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在整個化學清洗(xǐ)工程中，選擇和應(yīng)用緩蝕劑是其中(zhōng)一個很重要的環(huán)節。它不僅直接影(yǐng)響到化學清洗的(de)效果，更重要的是(shì)還會影響到鍋爐(lu)的安全和壽命，以(yǐ)及酸洗工程的成(cheng)本。因此，必須給予(yǔ)十分認真的注意(yi)♈。在這裏，我們把在(zài)應🏃🏻♂️用緩蝕劑❗時必(bì)須注意的問題歸(gui)納成下面三個方(fang)面加以介紹。
酸(suān)洗緩蝕劑的品種(zhǒng)很多，使用時，必須(xū)根據清洗鍋👌爐的(de)自然條件(如鍋爐(lu)的結構、材料的成(cheng)分、垢的性質及組(zu)成等)和初步确定(dìng)的工藝條件(酸的(de)種類及濃度、清洗(xǐ)溫度、可能達到的(de)最高流速以及要(yào)求達到的清洗水(shuǐ)準等)，選定在性能(néng)上能滿足或基本(běn)滿足要求的緩蝕(shí)劑。
酸性緩蝕劑的(de)很多性能都是有(yǒu)一定的适用範圍(wéi)🧑🏾🤝🧑🏼和條件🔞的，不是一(yī)成不變的。例如:緩(huǎn)蝕劑的緩蝕效率(lü)(這是緩✨蝕劑📐最重(zhòng)要的性能)是在某(mǒu)一固定實驗條件(jian)下，根據添加和不(bú)添加緩蝕劑時的(de)腐蝕速率的相對(duì)比值求出來的。因(yīn)此，一提到緩蝕效(xiao)率就一定要注意(yi)是在什麽體系(材(cai)料的牌号和成分(fen)，酸的種類和濃度(dù)☀️)、什🔅麽條件(溫度、流(liu)速、緩蝕劑濃度)下(xia)得到的。商品酸洗(xǐ)緩蝕劑的說明書(shū)往往隻給出一些(xie)緩蝕效率，而沒有(yǒu)同時給出求緩蝕(shí)效♊率的條件，這就(jiu)要求酸洗工作者(zhe)查清它們的實驗(yan)條件，并把它㊙️們的(de)适用範圍同初步(bu)确定的工藝條件(jian)逐一對照🌈，隻有這(zhè)樣才能保證緩蝕(shi)劑的實際效果。
小(xiǎo)孔腐蝕和氫脆的(de)發生更要引起酸(suan)洗工程人員的🈲注(zhu)意。确定某一緩蝕(shi)劑對某一鋼材有(yǒu)無小孔腐蝕現象(xiàng)發生，一定要在添(tiān)加足量的Fe3+(一般爲(wèi)1000ppm左右)的條件下進(jìn)行試🔞驗。在Fe3+爲零的(de)酸溶液中觀察不(bu)到小孔并不等🚩于(yu)在實際酸洗條件(jiàn)下不發生小孔腐(fu)蝕。因此，對于商品(pin)緩蝕劑說明書所(suǒ)介紹的情況必須(xu)結合實際情況進(jin)行審定。必要時，酸(suān)洗工程人員要進(jìn)行一些🔞小型試驗(yàn)，以确定選用的💘緩(huǎn)蝕劑的各項性能(néng)是否滿足自己的(de)要求。
在選用酸性(xìng)緩蝕劑時，除了緩(huan)蝕效率、局部腐蝕(shí)的指标外，還要綜(zong)合考慮其他一些(xiē)性能。例如，在人口(kou)密集的市🌈區進行(hang)鍋爐清洗，就必須(xu)選用沒有特殊臭(chou)味、毒性盡可能低(dī)的緩蝕劑，以減少(shao)在酸洗過程中及(ji)酸洗後帶來的污(wu)染。
當工藝(yi)條件和緩蝕劑确(que)定之後，還有一個(gè)正确使用🌈緩🌂蝕劑(jì)的問題。否則即使(shi)是性能适宜的緩(huan)蝕劑📐，如果得不到(dào)正确的使用，同樣(yang)收不到良好的效(xiao)果。
正确使用緩蝕(shi)劑主要表現在對(duì)酸洗條件的控制(zhi)上🐆。說得确切🔆一點(dian)，就是根據工藝參(cān)數選定了合适的(de)緩♌蝕劑之後，實際(jì)🏒酸洗時就應該反(fǎn)過來根據緩蝕劑(jì)的性能限定酸洗(xi)工藝參❄️數可能的(de)變動範圍。例如，當(dāng)确定酸洗是💛在5%HCl、50℃條(tiao)件下😄進行，所選用(yong)的緩蝕劑在40～60℃、4～7%HCl中對(duì)碳💃🏻鋼管的緩蝕✏️效(xiào)率爲98～99%。那麽，要保證(zhèng)确實收到98～99%的緩蝕(shi)㊙️效💚率，就必須保證(zheng)在整個酸洗操🥵作(zuo)中，酸的濃度最高(gao)不得超過7%，溫度不(bu)得超過60℃。在正常的(de)🚶♀️酸洗期間做到這(zhe)一點并不十分困(kùn)難。但是在進酸、配(pei)酸過程以及預加(jia)熱等這些操作中(zhong)要嚴格做到這一(yī)點就不十分容易(yì)了🐕。必須在工藝操(cāo)作中采取一些必(bì)要的㊙️措施。還必須(xū)注⛷️意，在這裏講“不(bú)得超過”不僅僅是(shì)指觀測點測量到(dào)的和取樣點分析(xi)得到💜的數據，而✨是(shi)指包括任何一個(gè)局😄部的整個酸洗(xǐ)系統和任何一瞬(shùn)間都🐇不超過規定(dìng)的參數。
正确使用(yong)緩蝕劑的另一個(ge)重要的問題是緩(huǎn)蝕劑⭐濃度。
緩蝕劑(ji)的任何性能都隻(zhi)有在緩蝕劑達到(dao)某一濃🚶度以後才(cái)表現出來。因此，要(yao)保證緩蝕效果，就(jiù)不僅隻看多少👄噸(dun)酸液加了多少公(gong)斤緩蝕劑，更重要(yao)的🚶♀️是要看緩蝕劑(jì)的分配🛀🏻是否均勻(yun)。一定要避免某一(yī)局部緩蝕劑濃度(du)偏高，另一些局部(bu)濃度又偏低的不(bú)均勻現象發生。緩(huǎn)蝕劑濃度往往是(shì)無法用化學方法(fǎ)測定的🧑🏾🤝🧑🏼。其濃度的(de)控制主🔅要是從加(jia)入方式上加以保(bǎo)證。緩蝕劑的添加(jia)方式，應根據選用(yòng)緩蝕劑性能的不(bú)同而異，可🔴以預先(xiān)加入到水中💛，也可(ke)以預先加入到濃(nong)酸中或在加酸的(de)同時加入緩蝕劑(jì)。無😄論哪一種方式(shi)，都必須使緩蝕劑(jì)的加入速度同進(jin)入鍋爐的酸液成(chéng)一定的比例。這樣(yang)，當整個鍋爐充滿(mǎn)酸液的同時，緩蝕(shí)劑也👉正好按規定(ding)量均勻地分配在(zai)整個🌈酸洗系統中(zhōng)。緩蝕劑的加入可(kě)以用人工從酸箱(xiang)口加入，也可以用(yong)計量泵同酸管并(bìng)行注入到酸洗系(xì)統中。有條件的地(di)方㊙️，采用後一種方(fāng)式爲✍️好，這樣既能(neng)保證添加緩蝕劑(ji)的質量，又省工安(ān)全。
三、正确評定緩(huan)蝕劑
1.靜(jìng)态腐蝕試驗方法(fa)
靜态腐蝕試驗方(fāng)法是簡便易行而(ér)又十分重要的方(fāng)法。它之所以重要(yao)，是因爲這種方法(fa)能夠很好地反映(yìng)出鍋爐酸洗時腐(fǔ)蝕過程的主要特(tè)征——氫去極化引起(qǐ)的腐蝕💃過程。在❗沒(méi)有添✏️加緩蝕劑的(de)酸洗液中，靜态試(shi)驗得到的腐蝕速(sù)率幾乎完全🔞是由(yóu)氫去❗極化引起的(de)。添加緩蝕劑對這(zhe)一腐蝕速率的改(gai)變，也就表明該緩(huǎn)蝕劑對氫去極化(huà)的腐蝕過程🌈的抑(yi)制能力。
具體步驟(zhòu)如下:先選定進行(hang)試驗的樣品，樣品(pǐn)的化學成分和金(jīn)相組織必須同酸(suan)洗的鍋爐材料一(yī)緻。加工成适當的(de)大小🤟，一般爲20×50毫米(mǐ)。用機械磨光或化(huà)學清洗的方法除(chu)去樣品上的🐇鏽層(ceng)，以🏃🏻♂️保證完全裸露(lu)出潔淨的金屬表(biao)面，再用200～400号✍️砂紙仔(zai)細♈磨光，表面無明(ming)顯劃痕和小孔。把(bǎ)制備好的樣品用(yòng)丙酮或無🔞水酒精(jīng)除去油污，并用吹(chui)風機🐉吹幹，用熱風(feng)幹燥後的樣品要(yào)放入幹✊燥器内冷(leng)卻到室溫後用分(fen)析天平精确稱重(zhòng)(這一重量就是腐(fǔ)蝕前重)。将稱完重(zhòng)量的樣品放入盛(shèng)有一定體積的酸(suan)液，并預先恒💘定在(zài)試驗溫度的玻璃(li)燒杯或🐆塑料瓶中(zhong)進行腐蝕試驗。酸(suān)溶液的種類、濃度(du)和溫度要同鍋爐(lu)實際酸洗工💔藝條(tiao)🌈件一緻。試驗樣品(pǐn)在試驗容器(玻璃(li)燒杯或塑料瓶)中(zhong)不要卧放，而應懸(xuan)挂或直📱立。經過⭕一(yī)定時間以後(該時(shí)間即爲腐蝕試驗(yàn)時間)，取出樣品并(bing)洗淨，再經過丙酮(tong)或無水酒精清除(chú)水分并用與試驗(yan)前相同的方法幹(gan)燥、冷卻，待完全恢(hui)複到室🈲溫後又精(jīng)确稱其重量(這一(yi)重量就是腐⛱️蝕後(hou)重)。根據腐蝕前㊙️後(hou)重量的變化就可(ke)計算出腐蝕速率(lü)。再根據添加🐕緩蝕(shí)劑和⚽未加緩蝕劑(ji)腐蝕速率的變化(huà)計算出緩🔞蝕效率(lǜ)，計算公式如下:
式(shì)中:
K——腐蝕速率[克/米(mǐ)2·時]；
G0——腐蝕前樣品的(de)重量[克]；
G——腐蝕後樣(yang)品的重量[克]；
S——樣品(pǐn)的表面積[米2]；
h——腐蝕(shí)試驗時間[小時]。
式(shi)中:Q——緩蝕劑的緩蝕(shi)效率[%]；
K0——未添加緩蝕(shi)劑時的腐蝕速率(lü)[克/米2·時]；
K1——添加緩蝕(shí)劑後的腐蝕速率(lǜ)[克/米2·時]。
2.動态腐蝕(shí)試驗方法
鍋爐酸(suān)洗并不完全是在(zai)靜止溶液中進行(hang)的，甚至應該說更(geng)💁多🥵的時間是在溶(róng)液以一定流速的(de)動态條件下進行(háng)的。因此，研究溶液(yè)流動對緩蝕劑性(xìng)能的影響，是把靜(jing)态試驗結果應用(yong)于鍋爐實際酸洗(xǐ)的重要步驟。
溶液(ye)流動是動态試驗(yan)方法的主要特征(zheng)。但是，流動對腐蝕(shí)👨❤️👨發生影響的具體(ti)途徑則可以是完(wan)全不同✨的。可以作(zuo)如下兩種假設♌，一(yī)是緩蝕劑的緩蝕(shi)效率直接受溶液(yè)流動的影響。如果(guo)是這樣，溶液的流(liú)動速度就成爲動(dong)态試驗中的決定(dìng)性影響因素，隻要(yao)是在能使溶👣液以(yǐ)一定速🆚度流動的(de)任何一種試驗裝(zhuang)置中進行試☎️驗，都(dou)應該能夠反映出(chu)這一規律。另一種(zhǒng)假設是，一些受擴(kuò)散速度影響的因(yin)素(如前面談到的(de)氧、Fe3+的陰極去✂️極化(huà))，必然也要受溶液(yè)流動速度的影響(xiǎng)。但是，對于這種影(yǐng)響🏃♂️途徑，溶液流動(dòng)就不是唯一起作(zuò)用的因素了♉。除流(liu)速外，還取決于能(neng)夠影響到擴散㊙️速(su)度的那些因💯素的(de)作用。對腐蝕速率(lü)🏃的影響是溶液的(de)流動速度和影響(xiang)擴散速度的那🔆些(xiē)因素相❄️互作用的(de)總的結果。從這一(yi)觀點出發，對于動(dong)态試驗的要求，就(jiu)不僅僅是溶液以(yi)一定速度👅流動，還(hai)必須保證影響擴(kuo)散速度的其他因(yīn)素都能反映出實(shí)際酸洗的特點⭐，隻(zhi)有這樣實驗🚶♀️結果(guo)才具有實際參考(kao)的價值。例如，氧引(yǐn)起的腐蝕，就可能(neng)因爲實驗裝置的(de)不合理(如酸箱敞(chang)開而溶液攪動又(yòu)十分劇烈、酸液的(de)體積和樣品面積(ji)之比過于大等)而(ér)變得比鍋爐實際(ji)酸洗時嚴重得多(duo)。
對于動态試驗裝(zhuāng)置，較爲合理的應(ying)如圖12所設計的那(na)樣。這種裝置的特(te)點是全密封系統(tong)，它比較好地模拟(nǐ)了鍋爐酸洗時的(de)主要特征。動态試(shì)驗的實驗程序和(he)數據的處理同靜(jing)态腐蝕試驗基本(ben)一樣。隻是多了一(yī)個流速的📱選定和(he)控制這一因素，對(duì)于流㊙️動速度的确(que)🌈定保證試驗段的(de)速度同鍋爐酸洗(xǐ)工藝所規定的流(liú)速範圍一緻，一般(ban)在0.1～1米/秒之間。
利用(yong)靜态和動态腐蝕(shí)試驗可以進行通(tong)氮除氧和通🈲氧的(de)試🔆驗，以查明氧濃(nong)度對腐蝕速率的(de)影響。也可以進行(háng)添加不同濃度的(de)Fe3+的試驗，用以觀測(ce)Fe3濃度的影響和小(xiao)孔腐蝕發生的情(qíng)況。Fe3+添加♊濃度一般(ban)爲300～1000ppm，最高不超過2000ppm。
3.氫(qing)脆試驗方法
了解(jiě)氫滲入金屬後引(yin)起材料機械性能(néng)發生變化的試🔞驗(yan)💔方法通常有兩種(zhǒng)。一種是拉伸試驗(yàn)法，另一⛹🏻♀️種是彎折(shé)試驗法。
拉伸試驗(yàn)法是将與鍋爐熱(rè)交換管化學成分(fèn)和金相組織完全(quan)🌈相同的鋼棒，加工(gōng)成标準拉伸試樣(yang)，用材料試驗☀️機慢(màn)速将試樣拉斷，測(cè)量斷口處斷面的(de)直徑，計算出該🏃🏻試(shi)樣未受氫影響時(shí)的❗斷面收縮率，計(jì)算公式如下:
式中(zhong):ψ——金屬材料的斷面(mian)收縮率[%]；
D0——标準拉伸(shen)試樣的直徑(試驗(yan)段)[毫米]；
再将另一些同(tong)樣的樣品放入添(tian)加有緩蝕劑的酸(suan)溶液中進行腐蝕(shi)試驗，一般爲1～2小時(shi)後，取出樣品很快(kuai)洗淨、擦幹(不得加(jiā)熱)再到材料試驗(yàn)機上以同樣的速(sù)度将試樣🔴拉斷，求(qiu)出在酸液中腐蝕(shí)後的試樣的斷面(mian)收縮率。根據試驗(yan)前後斷面收縮率(lǜ)的變化來判斷氫(qīng)脆發生的大小。可(ke)以用氫脆系數這(zhe)一指标來定量表(biao)示，氫脆系數是金(jin)屬在該條件下發(fā)生氫脆程度的表(biao)征，計算公式如下(xià):
式中:η——氫脆系數[%]；
ψ0——腐(fu)蝕試驗前樣品的(de)斷面收縮率[%]；
ψ1——腐蝕(shi)試驗後樣品的斷(duan)面收縮率[%]。
一般，η小(xiǎo)于20%，可以認爲是安(ān)全的，大于20%則被認(ren)爲有明顯✨氫脆現(xiàn)♊象發生，數值越大(dà)則氫脆現象越嚴(yan)重。這種緩蝕劑的(de)使用就值得‼️慎重(zhong)考慮。
進行這個實(shí)驗時必須注意，從(cóng)酸中取出試樣後(hòu)，要迅速處理，并立(li)即在材料試驗機(jī)上以慢的速度拉(la)斷，中間間隔時間(jian)不🌈宜過🔅長。因爲滲(shen)入金屬中的氫是(shì)可逆的，這段時間(jiān)一長，已經💃滲入金(jīn)屬内部的氫🙇🏻還會(huì)跑出，使原來已經(jīng)變得比🔴較脆的試(shi)樣還可以得到一(yi)定程度上的恢複(fu)。如果腐蝕試驗後(hòu)，不能立🙇🏻即進行拉(la)伸⛱️時，必須将試樣(yang)在低溫下保存。最(zuì)好是在-10℃的鹽-冰體(tǐ)系中👨❤️👨保存，但不能(néng)夠直接同水接觸(chù)。
檢查氫脆的另一(yi)個方法是彎折法(fa)。彎折試驗是在一(yī)個能☎️夠将試樣固(gù)定，并準确向兩個(ge)方向做180°或90°彎折的(de)機器上進行的。試(shi)樣的材料一般選(xuan)用對氫脆更敏感(gǎn)的高強度彈簧鋼(gang)絲，截成10厘米🔱一段(duan)作爲實驗樣品。高(gāo)強度彈簧鋼絲的(de)強度比一般鍋爐(lu)用鋼高許多，在一(yī)💋般情況下，氫脆發(fā)生的敏感性是與(yu)材料的強度成🧡正(zhèng)🐇比的。如果在鋼絲(sī)上觀察不到氫脆(cuì)💘現象的發生，那麽(me)對于鍋爐用鋼則(zé)可以認爲是安全(quán)⁉️的，這就是我們選(xuǎn)用彈簧鋼絲的原(yuán)⚽因。實驗程序同拉(la)伸法基本相同，分(fèn)别求出在酸中腐(fǔ)蝕和未腐蝕的樣(yàng)品彎斷時的彎折(she)次數，根據彎斷次(cì)數的變化可以判(pàn)斷鋼絲發生氫脆(cui)的程度，腐蝕後彎(wān)斷的彎折✏️次數越(yuè)少，說明氫脆現象(xiàng)越嚴重，和未腐蝕(shi)一樣或僅僅減少(shǎo)1～2次，則說明氫脆現(xiàn)象不嚴重。這種方(fang)❌法是檢查緩蝕💰劑(ji)抑制滲氫能力的(de)🌐比較簡便的💋方法(fa)。但是，它的精度與(yǔ)重現性比拉伸法(fǎ)要差一些。我們可(ke)以用重複多次試(shì)驗取平均值的方(fāng)♋法來克服這一缺(quē)點。由☀️于試驗簡單(dān)，重複試驗是很容(rong)易進行💋的。
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