一种软化水碳钢专用缓蚀剂及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种软化水碳钢专用缓蚀剂，具体涉及一种工业循环软化水冷却高温 系统碳钢材质的换热器及其管道的缓蚀剂，以及该缓蚀剂的使用方法。
【背景技术】
[0002] 炼铁、炼钢、炼油、制氧以及某些化工循环冷却水系统，由于温度很高，为了防止使 用含有钙、镁离子的地下、地表水引起结垢，影响换热，甚至造成换热器熔化穿孔事故，便采 用去离子软化水。为了节省造价，换热器及其管道一般都是采用碳钢材质，而碳钢极易腐 蚀，温度特高又促进了腐蚀。此外，由于软化水造价较高，用户又认为软化水不会结垢，为节 约成本，就极少排污补充新水，甚至常年不排，而循环水受热后蒸发浓缩，水中导致化学腐 蚀的有害离子如cr、so广等却不蒸发逸出去，仍然留在水中，越积越多。这些因素造成碳 钢材质的换热器及其管道腐蚀十分严重，往往冷却水呈桔红色（Fe 203)。通常的处理方法是： 停产一酸洗除锈一预膜一清洗一投加缓蚀剂维护运行。
[0003] 为了降低腐蚀速率，延长设备使用寿命，在投入生产之前，以及日后的检修中，需 要对设备进行清洗-除锈-预膜。通常的预膜剂由磷酸盐和硫酸锌组成，这种沉积型保护 膜，一是附着力不高，二是不耐酸碱，当循环水的PH小于7时，就会自动溶解；PH大于8. 5 时，又会自动脱落。而保护膜一旦受到破坏，却又无法修复，即使投加大量的缓蚀剂，也很难 达到缓蚀标准。
[0004] 经检索大量的相关专利文献，目前尚未检索到能够在不停产的情况下，直接将铁 锈转化为硬度高、耐高温、耐腐蚀的保护膜，并在运行中该膜受到破坏时，又具有自动修复 功能的软化水缓蚀剂。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够在不停产的情况下，直接将铁锈转化为 硬度高、耐高温、耐腐蚀的保护膜，并在运行中该膜受到破坏时，又具有自动修复功能，缓蚀 效果达到或好于GB/50050-2007的软化水碳钢专用缓蚀剂，还提供了一种在工业循环软化 水冷却高温系统中碳钢材质的换热器以及管道上使用上述软化水碳钢专用缓蚀剂的方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种软化水碳钢专用缓蚀剂，所述缓 蚀剂作为铁锈转化剂应用于工业循环软化水冷却高温系统中碳钢材质的换热器以及管道， 其创新点在于：所述缓蚀剂包括磷酸、磷酸二氢锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸，其中磷酸、磷酸 二氢锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸各自的重量份：磷酸1. 2~1. 7份，磷酸二氢锌0. 3~0.4份， 钨酸钠0. 1~0. 2份，钼酸铵0. 2~0. 25份，鞣酸0. 3~0. 34份。
[0007] 优选的，所述磷酸、磷酸二氢锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸各自的重量份：磷酸1. 5 份，磷酸二氢锌〇. 35份，钨酸钠0. 15份，钼酸铵0. 22份，鞣酸0. 33份。
[0008] 优选的，所述缓蚀剂的剂型为粉末剂型或浆状剂型或液体剂型或固体剂型。
[0009] -种软化水碳钢专用缓蚀剂的使用方法，其创新点在于具体步骤如下：（1)首次 转化铁锈时，投入缓蚀剂与所需处理软化水的质量关系为：按循环冷却系统软化水保有水 量计算，投入缓蚀剂的量为1362~2724mg/L; (2)后续运行维护时，缓蚀剂的添加量与循环 冷却系统中新补充的去离子软化水关系为：按补充的去离子软化水计算，投入的缓蚀剂量 为 20 ~30mg/L。
[0010] 本发明的优点在于： (1)本发明的软化水碳钢专用缓蚀剂，其理论基础支撑和实现原理：是在已经腐蚀生锈 的碳钢材质的换热器及其管道表面，在不停产的情况下，免去酸洗、预膜，直接将铁锈转化 为黑色保护膜；当这种保护膜在运行中受到破坏时，又能自动修复； 具体的，缓蚀剂中的磷酸，使铁锈(氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁）溶解转化为难溶 性的铁盐膜，同时与铁基体反应生成的磷酸二氢铁融为一体，形成附着力很好的磷酸铁盐 保护膜；磷酸二氢锌，既是成膜物质，又能细化磷酸铁盐晶粒，使膜层减厚致密，提高耐腐蚀 性能；由于循环水高倍浓缩，氯离子大量积累，钨酸钠可大大提高膜层的耐氯离子性能；钼 酸铵与铁形成不溶于水的钼酸铁盐，改善膜层的耐水性能；鞣酸是一种络合剂，络合铁、锌、 钨、钼离子，并使膜层成为不溶不熔的立体网状结构，完善保护膜，从而获得耐高温、高硬 度、高附着力的灰-黑色保护膜，耐酸耐碱（PH4. 5~9. 5)，耐腐蚀；由于该缓蚀剂具有铁锈 转化功能，所以，在日后的运行维护中当保护膜受到破坏时，即能自动修复，从而获得优良 的缓蚀效果。
[0011] (2)本发明的软化水碳钢专用缓蚀剂可直接把铁锈转化为高硬度、耐高温、耐腐蚀 的保护膜，免去常规停产酸洗除锈一预膜一清洗过程，节水减排，又不影响生产。
[0012] (3)本发明的软化水碳钢专用缓蚀剂，它由磷酸、鞣酸等组成，在转化铁锈的同时， 并与铁基反应，相互融合，从而获得附着力很高的耐高温、耐腐蚀保护膜，化害为利、变废为 宝。
[0013] (4)本发明的软化水碳钢专用缓蚀剂，铁锈转化的保护膜在之后的运行中受到破 坏时，由于将这种转化型缓蚀剂作为运行维护保养药剂，即能自动修复，从而延长设备的使 用寿命，因此具有很大的实用与推广价值。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0015] 实施例一 试验所用软化水水质：pH :7. 47,硬度0? 05mg/L，池度0? 2mg/L。
[0016] 实验所用的试片：从某钢厂炼钢炉腐蚀报废的软化水循环冷却的碳钢换热器盘管 上截下一段，制成7cmX 3cm挂片，上端中心开一个用于悬挂的孔，孔径4mm，共20片，备用。
[0017] 试验方法：采用阻垢缓蚀试验机进行缓蚀剂效果的测试。该试验机具有六个垂直 设置的转轴，转轴的下方各对应放置一个容纳试片的l〇〇〇ml烧杯；将各具有相同厚度锈层 的试片挂在转轴上，且分别置于六个烧杯中，每个烧杯中均加入1L上述水质的软化水。采 用水浴加热的方式，并自动温控，水温控制为：42~45°C (炼钢炉软化水循环温度一般为 38~42° );控制转轴转速85~90r/min。在软化水中加入缓蚀剂，然后进行测试。注：加 热运转中水会发生蒸发，每隔4小时补充一次去离子软化水，保持在烧杯的1000ml刻度处。
[0018] 第一组测试：采用的试片表面锈层厚度相同；各烧杯内缓蚀剂配比都不一样，用 于考察缓蚀剂各组分配比是否合理。
[0019] 表一试片锈层厚度(单位Mm)
【主权项】
1. 一种软化水碳钢专用缓蚀剂，所述缓蚀剂作为铁锈转化剂应用于工业循环软化水 冷却高温系统中碳钢材质的换热器以及管道，其特征在于：所述缓蚀剂包括磷酸、磷酸二氢 锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸，其中磷酸、磷酸二氢锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸各自的重量份：磷 酸1. 2~1. 7份，磷酸二氢锌0. 3~0. 4份，钨酸钠0. 1~0. 2份，钼酸铵0. 2~0. 25份， 鞣酸0.3~0.34份。
2. 根据权利要求1所述的软化水碳钢专用缓蚀剂，其特征在于：所述磷酸、磷酸二氢 锌、钨酸钠、钼酸铵和鞣酸各自的重量份：磷酸1. 5份，磷酸二氢锌0. 35份，钨酸钠0. 15份， 钼酸铵0. 22份，鞣酸0. 33份。
3. 根据权利要求1所述的化水碳钢专用缓蚀剂，其特征在于：所述缓蚀剂的剂型为粉 末剂型或浆状剂型或液体剂型或固体剂型。
4. 一种权利要求1所述软化水碳钢专用缓蚀剂的使用方法，其特征在于具体步骤如 下： (1) 首次转化铁锈时，投入缓蚀剂与所需处理软化水的质量关系为：按循环冷却系统软 化水保有水量计算，投入缓蚀剂的量为1362~2724mg/L; (2) 后续运行维护时，缓蚀剂的投加量与循环冷却系统中新补充的去离子软化水关系 为：按补充的去离子软化水计算，投入的缓蚀剂量为20~30mg/L。
【专利摘要】本发明涉及一种软化水碳钢专用缓蚀剂及其使用方法，所述缓蚀剂包括磷酸、磷酸二氢锌、钨酸钠、钼酸铵、鞣酸；该缓蚀剂作为铁锈转化剂应用于工业循环软化水冷却高温系统中碳钢材质的换热器以及管道，首次转化铁锈时，按循环冷却系统软化水保有水容量计算，投入缓蚀剂的量为1362~2724mg/L；后期运行维护时，按补充去离子软化水计算，投入缓蚀剂的量为20～30mg/L。本发明的缓蚀剂在转化铁锈的同时，并与铁基反应，相互融合，从而获得附着力很高的耐高温、耐腐蚀保护膜。这种转化型缓蚀剂作为后续运行维护保养药剂，当保护膜受到破坏时即能自动修复，从而延长设备的使用寿命，具有很大的实用与推广价值。
【IPC分类】C02F5-08
【公开号】CN104787904
【申请号】CN201510133193
【发明人】石太原, 陶永革, 董林阁, 沈惟桥, 乔福国
【申请人】石太原
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月25日