专利名称：水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的评定方法
技术领域：
本发明涉及一种评定水处理剂对金属材料耐蚀性能影响的方法。
现有技术通常采用腐蚀失重法测定金属材料在冷却水中的腐蚀速度的方法评价冷却水处理剂对金属材料耐蚀性能的影响。文献[1]《GB50050-95工业循环水处理设计规范》要求换热设备的循环冷却水侧管壁的腐蚀率，当无工艺要求时，宜符合下列规定“碳钢管壁的腐蚀速度宜小于0.125mm/a，铜、铜合金和不锈钢管壁的腐蚀速度宜小于0.005mm/a”。这种腐蚀速度的测试方法一般都采用腐蚀失重法，文献[2]《HG/T2159-91水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》规定了用旋转挂片腐蚀失重测定腐蚀速度的方法。碳钢是冷却水系统换热器的常用材料，用腐蚀失重法评定水处理剂对碳钢耐蚀性能的影响有较好的合理性和可靠性，因为碳钢在冷却水中通常会在较短的时间里有较明显的腐蚀失重，且常见的腐蚀失效形态是均匀腐蚀。而水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响则研究的不多，不少人仍沿用传统的失重法，如文献[3]“李进等，发电厂循环水水质稳定剂阻垢及缓蚀性能静态试验研究，华北电力技术，1998，(10)18”就采用了该方法，但腐蚀失重实验数据互相矛盾。其中一组数据提示316不锈钢在冷却水中的耐蚀性能大大低于304不锈钢，这与大家公认的事实不符。我们还查阅过一些单位的试验报告，并和试验人员探讨过，普遍认为，不锈钢在冷却水中的腐蚀失重太小，很难测得准。我们也曾在侵蚀性能相差极大的冷却水中作腐蚀失重试验，在数十天到一年的时间里，腐蚀失重均几乎为零；还曾将304、316L、317L不锈钢管浸在长江口水中一年，腐蚀失重还是几乎为零，不能区分不同牌号的不锈钢耐蚀性能的高低；也曾在同一冷却水中加入不同的水处理剂，不锈钢在其中浸泡了数百小时，腐蚀失重也均几乎为零，不能区分这些药剂的腐蚀影响，表2是该试验的部分数据。我们认为这不是偶然现象，由于不锈钢在冷却水中的腐蚀失重量极小，而清洗、干燥和称量等过程所带来的误差总和很可能大于腐蚀失重量，因此很容易得出错误的结论或者不能分辨腐蚀影响程度。此外，不锈钢在冷却水中的主要腐蚀失效形态是局部腐蚀，用失重法也不合理。
用不同牌号的不锈钢在同一水质中点蚀电位的高低评定它们的耐点蚀性能，或者用同一种不锈钢在不同水质中的点蚀电位高低评定这些水质在点蚀方面的侵蚀性在现有技术中得到了公认。但尚未见到现有技术如本发明明确规定在什么条件下，用点蚀电位的高低评定冷却水水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响。如果主要腐蚀失效形态是应力腐蚀，则用点蚀电位的高低评定冷却水水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响是毫无意义的。文献[3]也采用了用点蚀电位的高低评定不锈钢在含有这些水质稳定剂的水样中的耐点蚀性能，但未明确指出该处耐点蚀性能是否就能代表耐蚀性能，也未以空白水样中的点蚀电位为比较基准，更未对空白水样中的点蚀电位的范围作出明确规定。
本发明提出的冷却水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的评定方法，是用冷却水水处理剂对不锈钢耐点蚀性能的影响来表征水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响。
冷却水系统中的不锈钢换热设备的腐蚀失效形态有点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和生物腐蚀等。如果不锈钢制造质量没问题，设备制造时焊接工艺正确，质量管理严格，则一般不会发生晶间腐蚀。如果通过机械清洗或加入有效的阻垢剂、分散剂和杀生剂保持不锈钢传热元件的清洁(保持清洁也是保证正常传热的需要)，则一般也不会发生缝隙腐蚀和生物腐蚀，而且不锈钢的耐缝隙腐蚀能力和耐点蚀的能力是密切相关的。尽管不锈钢最多的失效形态是应力腐蚀，但若正常工作时水侧壁温小于某一温度值时，则一般不会发生应力腐蚀。该温度一般可确定为65℃左右。凝汽器就属于这种情况。因此对凝汽器和其它冷却水系统中在正常使用条件下冷却水侧壁温＜65℃的间壁式换热器不锈钢传热元件(如列管式换热器中的冷却管，板式换热器中的传热板等等)，点蚀应该是主要的腐蚀失效形态，因此，本发明选用耐点蚀性能代表它的耐蚀性能。
测定不锈钢在不含所要评定的水处理剂的水样(简称为空白水样)中的点蚀电位。空白水样种类≥1，且至少有一种空白水样，被测不锈钢在其中的点蚀电位在300～900mV范围内，优选580±100mV(本发明所述电位均相对于饱和甘汞电极SCE)。若点蚀电位不在上述范围内，则可采用调整水样中的非评定成分等方法，如增减氯离子浓度和/或硫酸根离子浓度，使其点蚀电位在规定的范围内。空白水样可以用实际冷却水也可用纯净水(如去离子水)配制，优先选用实际冷却水配制。
经过发明人的大量试验研究证明，同样的水处理剂剂在不同的空白水样中对同样的不锈钢点蚀电位的影响是不一样的，或者说不同的空白水样具有不同的分辨率，不锈钢的点蚀电位在300～900mV范围内时，对冷却水成分变化比较敏感，在580mV左右敏感性更高些。当不锈钢的点蚀电位小于300mV时，不仅对冷却水成分变化的敏感性降低，而且不符合对不锈钢耐蚀性能的要求，这是不锈钢选材和使用所不允许的，因此也是很少见的。有一些情况，不锈钢在冷却水中的点蚀电位大于900mV，此时不锈钢的点蚀电位对冷却水成分变化的敏感性也很低，误判和漏判的可能性大大增加。因此，我们在使用点蚀电位法评价水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响时，不仅要用实际水样做空白水样，还要注意是否需要稍加改变空白水样条件，提高试验水样的分辨率，至少有一种空白水样，被测不锈钢在其中的点蚀电位在300～900mV范围内，优选580±100mV，防止误判和漏判。
在上述空白水样中加入规定浓度的所要评定的水处理剂，制成非空白水样。用同样方法测定所要评定的不锈钢在非空白水样中的点蚀电位。
比较不锈钢在非空白水样和空白水样中的点蚀电位，如果不锈钢在非空白水样中的点蚀电位Eb＞在空白水样中的点蚀电位Ea，则判定该水处理剂在该浓度下对该不锈钢有缓蚀作用；如果不锈钢在非空白水样中的点蚀电位Eb＜在空白水样中的点蚀电位Ea，则判定该水处理剂在该浓度下对该不锈钢有腐蚀促进作用；如果这二种点蚀电位无显著差异，则判定该水处理剂在该浓度下对该不锈钢的耐蚀性能无显著影响。如果水处理剂在不同的空白水样中具有不同的影响，则以优选的、分辨率较高的空白水样为准，或者分别说明在何种水样中具有何种影响。
本发明的有益效果是大大提高了评定水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的分辨率、可靠性和完整性，防止误判和漏判。
实施例1，三种阻垢缓蚀剂在Q电厂循环冷却水中对不锈钢管凝汽器缓蚀效果的评定。
Q电厂二台350MW机组凝汽器冷却管全部为304不锈钢管，循环冷却水的浓缩倍率在2左右。该厂准备实行废水“零排放”，将浓缩倍率提高到4以上，要求评定三种阻垢缓蚀剂a、b和c在该厂循环冷却水中对不锈钢管凝汽器的缓蚀效果。评定步骤如下1、用阻垢缓蚀剂对不锈钢耐点蚀性能的影响评定该药剂对不锈钢的缓蚀效果。
2、选择二种空白水样，一是该厂提供的实际循环冷却水(按浓缩倍率4时的浓度，Cl-36mg/L，SO42-44mg/L，未加水处理剂)；二是在该厂提供的实际循环冷却水中加入NaCl和Na2SO4，使Cl-和SO42-均为200mg/L。测定304不锈钢在空白水样中的点蚀电位，测定结果见表1。
3、在上述空白水样中加入规定浓度的阻垢缓蚀剂a、b和c，制成非空白水样。用同样方法测定304不锈钢在非空白水样中的点蚀电位，测定结果见表1。
4、比较不锈钢在非空白水样和空白水样中的点蚀电位。从表1可以看出，空白水样1中加入阻垢缓蚀剂a、b和c后，304不锈钢电极的点蚀电位均无显著变化，但在空白水样2中，区别比较明显，空白水样2的分辨率比空白水样1高。阻垢缓蚀剂a使304不锈钢的点蚀电位平均值上升了约150mV，而阻垢缓蚀剂b和c对304不锈钢的点蚀电位的影响不够显著。因此，可以判定阻垢缓蚀剂a对304不锈钢具有明显的缓蚀作用；阻垢缓蚀剂b和c对304不锈钢的耐蚀性能无显著影响。表1 304不锈钢电极在不同冷却水样中的点蚀电位EbmV(SCE)
而用失重法测得的304和316L不锈钢管在不同冷却水样中的腐蚀率见表2。由表2可见，不锈钢的腐蚀率极低，几乎为零，且腐蚀率误差很大，难以分辨水处理剂对不锈钢的腐蚀影响程度，也难以分辨不同不锈钢管耐蚀性能和不同水质侵蚀性能的差异。
表2 失重法测得的不锈钢管在不同冷却水样中的腐蚀率
失重量和腐蚀率为多个数据的平均值。
实施例2，评定四种水处理剂在W电厂冷却水中对凝汽器用不锈钢管耐蚀性能的影响。
W电厂原有机组凝汽器的冷却水都是直流式，随着水资源的日益紧缺，为了节约用水合理用水，新建机组凝汽器的冷却水改成了循环式，凝汽器的冷却管也由铜管改成了304不锈钢管。该厂和水处理剂供应商要求评定四种水处理剂在该厂冷却水中对凝汽器用不锈钢管耐蚀性能的影响。评定步骤如下1、用冷却水水处理剂对不锈钢耐点蚀性能的影响代表该药剂对不锈钢耐蚀性能的影响。
2、选择1～3种空白水样，空白水样的主要成分见表3。测定304不锈钢在空白水样中的点蚀电位，测定结果见表4。
表3空白水样的主要成分
3、在上述空白水样中加入规定浓度的所要评定的水处理剂d、e、f和g，制成非空白水样。水处理剂d是有机溴类杀菌灭藻剂，橙色液体，制造商提供；水处理剂e是有机溴氯混合的杀菌灭藻剂，白色固体，活性成分＞80％，制造商提供；水处理剂f是由酰胺加成物、改性脂肪胺和合成胺配伍而成的杀生剂，黄色液体，电厂提供；水处理剂g是由有机膦类和聚羧酸类等单体药剂复配而成的阻垢缓蚀剂，黄色液体，电厂提供。用同样方法测定所要评定的不锈钢在非空白水样中的点蚀电位，测定结果见表4。
表4 304不锈钢在不同冷却水样中的点蚀电位 mV(SCE)
4、比较不锈钢在非空白水样和空白水样中的点蚀电位。从表4可见，在空白水样3和5中，水处理剂d对304不锈钢的点蚀电位的影响不显著，在空白水样4中，水处理剂d使304不锈钢的点蚀电位下降了100mV；在空白水样3中，水处理剂e对304不锈钢的点蚀电位的影响不显著，在空白水样4中，水处理剂e使304不锈钢的点蚀电位下降了约140mV；在空白水样4中，水处理剂f使304不锈钢的点蚀电位上升了145mV；在空白水样3中，水处理剂g对304不锈钢的点蚀电位的影响不显著，在空白水样4中，水处理剂g使304不锈钢的点蚀电位上升了约340mV。因此可以判定水处理剂d在空白水样4中对304不锈钢有腐蚀促进作用，在空白水样3和5中对304不锈钢的耐蚀性能无显著影响；水处理剂e在空白水样4中对304不锈钢有腐蚀促进作用，在空白水样3中对304不锈钢的耐蚀性能无显著影响；水处理剂f对304不锈钢有明显的缓蚀作用；水处理剂g对304不锈钢有明显的缓蚀作用，且水处理剂g对304不锈钢的缓蚀作用大于水处理剂f。
本发明可包括其它不偏离本发明精神或其基本特征的具体形式。因此，在此的一些实施方案只用于说明，不构成对本发明的限制，由权利要求书而不是前面的描述确定的本发明范围和在权利要求书的意义和等价范围内的所有变化都包括在权利要求书中。
权利要求
1.一种冷却水水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的评定方法，特征在于用冷却水水处理剂对不锈钢耐点蚀性能的影响表征该水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响。
2.根据权利要求1所述的评定方法，其特征在于分别测定不锈钢在空白水样和在该非空白水样中的点蚀电位Ea和Eb，然后比较这二种点蚀电位，如果Eb＞Ea，则判定该药剂在该浓度下对该不锈钢有缓蚀作用；反之则判定有腐蚀促进作用；如果这二种点蚀电位无显著差异，则判定该药剂在该种浓度下对该种不锈钢的耐蚀性能无显著影响。
3.根据权利要求2所述的评定方法，其特征在于空白水样种类≥1，且至少有一种空白水样，被测不锈钢在其中的点蚀电位在300～900mV范围内。
4.根据权利要求3所述的评定方法，其特征在于被测不锈钢在空白水样中的点蚀电位为580±100mv。
5.根据权利要求2所述的评定方法，其特征在于如果水处理剂在不同的空白水样中具有不同的影响，则以优选的，分辨率较高的空白水样为准。
全文摘要
本发明涉及一种评定冷却水水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的方法，用不锈钢在空白样和非空白水样中点蚀电位的差异表征水处理剂对不锈钢耐蚀性能的影响，且至少有一种空白水样，被测不锈钢在其中的点蚀电位在300～900mV范围内，优选580±100mV。本发明可大大提高评定水处理剂对不锈钢耐蚀性能影响的分辨率、可靠性和完整性，防止误判和漏判。
文档编号G01N17/02GK1434283SQ0311566
公开日2003年8月6日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者梁磊 申请人:梁磊