造纸机腐蚀监测系统和方法与流程

本发明涉及造纸机的环境监测领域，更具体来说，涉及造纸机腐蚀监测系统和方法。

背景技术：

众所周知，造纸领域具有酸性造纸和中性造纸两种造纸工艺。其中，酸性造纸(acid paper making)是指造纸过程中进行纸页的抄造时，浆料在pH值小于7的条件下抄造成形,而中性造纸(neutral paper making)则是指造纸过程中进行纸页的抄造时，浆料在pH值大于7的条件下抄造成形。

然而，无论是在酸性造纸还是在中性造纸中，纸张的制造工艺都较为复杂，纸张浆料的制造则是重中之重。而在纸张浆料的制造中，其加入的各种助剂、配方和酸碱性，则成为影响纸张颜色、不透明度、强度、耐久性、印刷性质和电气性质等质量和性能的重要因素。

因而，不可避免的是，在造纸的整个工艺过程中，会产生酸性气雾(或是碱性气雾)。因此，为了监测造纸环境的酸碱程度，尤其是避免对人体、设备等造成损害，因此，需要采用造纸机环境监测用挂片来进行定期监测造纸湿部环境下的空气腐蚀。通常，该造纸机环境监测用挂片放置在纸机周围的任意位置上，使其直接与气体环境相接触。

这样，如果空气中的酸性(或碱性)过强时，就会使得上述造纸机环境监测用挂片发生腐蚀，然后在经过一定时间(非强酸、强碱(或称为“正常”)环境下不会发生严重腐蚀的时间段)后，对上述造纸机环境监测用挂片的腐蚀程度进行判断，由此能够以简单的方式判断出造纸湿部环境下的空气腐蚀程度、即造纸环境的酸碱程度。当然，如果在经过一定时间后，发现造纸机环境监测用挂片发生严重腐蚀，则能够认为造纸环境的酸碱程度不符合相关的规定或标准。

通常，造纸机环境监测用挂片悬挂于监测试容器内或现场监测换热器或测试管道上，用以监测或评价腐蚀状况。一般将预先处理和称重后的挂片置入测试系统一段时间(如30～90天)，然后取出观察腐蚀情况，清洗称重，确定金属年腐蚀率(以“密耳/年”计)，1mpy＝0.0254mm/a)、腐蚀的类型以及点蚀深度等。挂片的数据除受腐蚀介质影响外，还与挂片表面处理、放置部位、暴露时间长短以及样片冶金方式等因素有关。腐蚀类型分为：电偶腐蚀；缝隙腐蚀；坑蚀；晶间腐蚀；脱层腐蚀(选择性浸蚀)；应力腐蚀；水中某些特殊的微量成份的干扰，必要时应在试验室做进一步研究。

通常，现有的挂片使用步骤如下:

1)新挂片处理

1、将标准腐蚀试片(测腐蚀挂片)在蒸馏水中用脱脂擦洗一遍，再用蒸馏水冲洗15秒钟；

2、将标准腐蚀试片(测腐蚀挂片)在化学纯无水乙醇(50ml/每10片)中用脱脂棉擦洗两遍；

3、标准腐蚀试片(测腐蚀挂片)置干燥滤纸上，冷风吹干；

4、标准腐蚀试片(测腐蚀挂片)用滤纸包好，置干燥器中，24小时后称重待用。

2)用后挂片的处理

5、将用后的挂片小心取出，观察记录表面状况后再处理；

6、对腐蚀沉积不明显的，用绘图橡皮擦拭，使其露出金属本色，然后浸入无水乙醇中用脱脂棉擦洗两遍，再浸入清洁的无水乙醇中浸泡片刻，取出，置干净滤纸上，冷风吹干，用滤纸包好，置干燥器中，24小时后称重称重精确到0.0001g并记录挂片号)，得出失重，计算腐蚀率；

7、对腐蚀沉积物较多的挂片，先用化学清洗法除去腐蚀产物，化学清洗后的挂片应立即浸入5％的氢氧化钠溶液中钝化片刻，取出后浸入清洁的无水乙醇中，用滤纸擦干，然后用绘图橡皮擦拭，露出金属本色，后处理步骤同上述2处理。

然而，现有的腐蚀监测系统和方法仅仅被用作腐蚀失重的监测，但无法给出环境的影响因素。事实上，很多因素会影响腐蚀，环境中的氯离子就是其中一个极为重要的因素。但是现有的腐蚀监测仅仅给出腐蚀速率，但却不能给出腐蚀产物氯离子的含量。虽然在一般情况下，腐蚀严重的时候，氯离子的含量会很高，通过系统改进可以减少氯离子，但倘若氯离子含量不高但腐蚀仍然非常严重，这就意味着厂商必须要寻找其他造成严重腐蚀的原因了，并且要对此高度警惕和重视！因此，显然对环境中氯离子含量的监测是一个造纸厂能实现长期跟踪腐蚀并迅速找到腐蚀原因的关键之所在。

因此，需要开发一种能够同时进行腐蚀监测以及腐蚀因子跟踪的造纸机腐蚀监测系统和方法。

技术实现要素：

为了满足上述需求，本发明的目的在于提供一种造纸机腐蚀监测系统和方法，其能够同时进行腐蚀监测以及腐蚀因子跟踪。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种造纸机腐蚀监测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：提供新的造纸机环境监测用挂片，使该挂片经过脱脂处理后干燥并称重；

步骤二：将该造纸机环境监测用挂片悬挂在造纸机的某一部件上；

步骤三：经过一定的时间后取下该造纸机环境监测用挂片；

步骤四：将取下的造纸机环境监测用挂片浸泡在纯水中一定时间；

步骤五：将经纯水浸泡后的造纸机环境监测用挂片浸泡在腐蚀处理溶液中一定时间，由此测试到腐蚀失重，从而计算腐蚀速率，同时通过离子色谱对浸泡过挂片的水进行测试，测得氯离子含量。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述造纸机环境监测用挂片由A3碳钢制成。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，将取下的造纸机环境监测用挂片浸泡在纯水中时间少于30分钟。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述腐蚀处理溶液是10％盐酸溶液。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述腐蚀处理溶液加入一定量的缓蚀剂。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述缓蚀剂是六次甲基四胺，用量在0.2-0.8％。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，将经纯水浸泡后的造纸机环境监测用挂片浸泡在腐蚀处理溶液中的时间为5分钟。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述方法还包括利用打磨装置来磨掉造纸机环境监测用挂片上的腐蚀产物。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述打磨装置是绘图橡皮、实验室软质试管刷和木质竹质片的其中之一。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，将已被磨掉了腐蚀产物后的造纸机环境监测用挂片浸入无水乙醇中并用脱脂棉擦洗两遍，再将其浸入到干净的无水乙醇中再浸泡片刻，取出后置于干净的滤纸上，用冷风吹干，并用滤纸包好后置于干燥装置中，24小时后对其进行称重。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测方法中，所述腐蚀速率V由以下公式计算得到：

V＝K(W1-W2)/(Fty)

其中：K：系数

W1：新挂片经脱脂处理后的干燥称重

W2：被磨掉腐蚀产物后的挂片经脱脂处理后的干燥称重

F：挂片面积

t：挂片时间

y：挂片密度

根据本发明的一方面，提供了一种造纸机腐蚀监测系统，所述系统包括：

造纸机环境监测用挂片；

脱脂装置，所述脱脂装置用于对造纸机环境监测用挂片进行脱脂处理；

干燥装置，所述干燥装置用于对经脱脂处理的造纸机环境监测用挂片进行干燥；

称重装置，所述称重装置用于对干燥后的造纸机环境监测用挂片进行称重；

第一容器，所述与第一容器容纳用于浸泡被腐蚀的造纸机环境监测用挂片的纯水；

第二容器，所述第二容器容纳用于浸泡从纯水中取出的造纸机环境监测用挂片的腐蚀处理溶液；

打磨装置，所述打磨装置用于磨掉造纸机环境监测用挂片上的腐蚀产物；

离子色谱仪，所述离子色谱仪用于监测氯离子含量。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述造纸机环境监测用挂片由A3碳钢制成。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述干燥装置是烘箱。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述腐蚀处理溶液是10％盐酸溶液，

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述腐蚀处理溶液加入一定量的缓蚀剂。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述缓蚀剂是六次甲基四胺，用量在0.2-0.8％。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述打磨装置是绘图橡皮、实验室软质试管刷和木质竹质片的其中之一。

较佳地，在本发明的造纸机腐蚀监测系统中，所述系统还可包括过滤装置，所述过滤装置用于对浸泡过所述造纸机环境监测用挂片(1)的水进行过滤。

由于具备上述技术特征，本发明不但能通过失重来监测腐蚀，而且还同时对腐蚀产物进行分析，以便监测造纸机系统中最常见的氯离子对腐蚀的影响，从而有利于造纸厂实现长期跟踪腐蚀并迅速找到腐蚀原因。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的造纸机腐蚀监测方法的流程图；

图2是根据本发明的一实施例的造纸机腐蚀监测系统的框图。

标号说明

100 造纸机腐蚀监测系统

1 造纸机环境监测用挂片

2 脱脂装置

3 干燥装置

4 称重装置

5 第一容器

6 第二容器

7 打磨装置

8 离子色谱仪

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。附图中，相同的元件用相同或相似的附图标记来标示。

术语解释：

失重法腐蚀测试：

根据试样腐蚀前后的重量损失来表征腐蚀速度的一种测试方法，其用途广泛、可靠，是有效的最基本钓定量评定力法。具体为：在均匀腐蚀的情况下根据失重、面积和试验时问即可计算出平均腐蚀速度。该法的关键操作之一是完全清除表面腐蚀产物而又不损伤基本金属，从而根据腐蚀速度可作出耐蚀性的分类评级。

离子色谱(Ion Chromatography)法(IC法)：

高效液相色谱(HPLC)的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。狭义而言,离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离,用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。《离子色谱原理与应用》中对离子色谱法的定义是：利用被测物质的离子性进行分离和检测的液相色谱法。该法快速方便、灵敏度高且选择性好。

分离的原理是基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。适用于亲水性阴、阳离子的分离。

离子色谱仪的工作过程是:输液泵将流动相以稳定的流速(或压力)输送至分析体系,在色谱柱之前通过进样器将样品导入,流动相将样品带入色谱柱,在色谱柱中各组分被分离,并依次随流动相流至检测器,抑制型离子色谱则在电导检测器之前增加一个抑制系统,即用另一个高压输液泵将再生液输送到抑制器,在抑制器中,流动相的背景电导被降低,然后将流出物导入电导检测池,检测到的信号送至数据系统记录、处理或保存。

如图1所示，图中示出了根据本发明的一实施例的造纸机腐蚀监测方法的流程图。具体地，本发明的方法包括以下步骤：

步骤一：提供新的造纸机环境监测用挂片，使该挂片经过脱脂处理后干燥并称重；

步骤二：将该造纸机环境监测用挂片悬挂在造纸机的某一部件上；

步骤三：经过一定的时间后取下该造纸机环境监测用挂片；

步骤四：将取下的造纸机环境监测用挂片浸泡在纯水中一定时间；

步骤五：将经纯水浸泡后的造纸机环境监测用挂片浸泡在腐蚀处理溶液中一定时间，由此测试到腐蚀失重，从而计算腐蚀速率，同时通过离子色谱对浸泡过挂片的水进行测试，测得氯离子含量。

在步骤一中，较佳地，该造纸机环境监测用挂片由A3碳钢制成，其经脱脂处理后被干燥，并被称得的干燥称重为W1。

在步骤二中，造纸机环境监测用挂片所悬挂的造纸机的部件不同，所测得的腐蚀速率以及氯离子含量都会不同。

在步骤三中，经过一定的时间后取下的造纸机环境监测用挂片都是已经被腐蚀的。

在步骤四中，较佳地，将取下的造纸机环境监测用挂片浸泡在纯水中时间少于30分钟。

在步骤五中，与现有技术所不同的是，本发明是同时进行腐蚀速率以及氯离子含量的监测。

具体地讲，在步骤四之后，也就是将浸泡在纯水中一定时间后的造纸机环境监测用挂片从水中取出后，又将其浸泡到腐蚀处理溶液中，其中该腐蚀处理溶液较佳地是10％盐酸溶液，在某些情况下也可以加入一定量的缓蚀剂(例如六次甲基四胺，用量在0.2-0.8％)，在浸泡了一定时间之后(较佳地为5分钟)，可利用打磨装置来磨掉腐蚀产物。较佳地，该打磨装置可以是绘图橡皮、实验室软质试管刷或木质竹质片。

然后，再对已被磨掉了腐蚀产物后的造纸机环境监测用挂片进行脱脂处理，对其干燥后再次进行称重，此时被称得的干燥称重为W2。接着，通过测试到腐蚀失重，从而计算腐蚀速率V(mm/a)。在该过程中，较佳地，将已被磨掉了腐蚀产物后的造纸机环境监测用挂片浸入无水乙醇中并用脱脂棉擦洗两遍，再将其浸入到干净的无水乙醇中再浸泡片刻，取出后置于干净的滤纸上，用冷风吹干，并用滤纸包好后置于干燥装置中，24小时后对其进行称重(精确到0.0001g并记录挂片号)，从而得出腐蚀失重，由此计算腐蚀率V(mm/a)。

腐蚀速率V由以下公式计算得到：

V＝K(W1-W2)/(Fty)

其中：K：系数

W1：新挂片经脱脂处理后的干燥称重

W2：被磨掉腐蚀产物后的挂片经脱脂处理后的干燥称重

F：挂片面积

t：挂片时间

y：挂片密度

在步骤五中，本发明还同时通过离子色谱对浸泡过挂片的水进行测试，以测得氯离子含量。较佳地，将浸泡过挂片的水进行稀释，在稀释到一定体积后，对其进行过滤，然后利用离子色谱仪监测氯离子的含量(mg/L)。

图2示出了根据本发明的一实施例的造纸机腐蚀监测系统100的框图。如图2所示，所述系统100包括：

造纸机环境监测用挂片1；

脱脂装置2，该脱脂装置用于对造纸机环境监测用挂片1进行脱脂处理；

干燥装置3，该干燥装置用于对经脱脂处理的造纸机环境监测用挂片1进行干燥；

称重装置4，该称重装置用于对干燥后的造纸机环境监测用挂片1进行称重；

第一容器5，该第一容器容纳用于浸泡被腐蚀的造纸机环境监测用挂片1的纯水；

第二容器6，该第二容器容纳用于浸泡从纯水中取出的造纸机环境监测用挂片1的腐蚀处理溶液；

打磨装置7，该打磨装置用于磨掉造纸机环境监测用挂片1上的腐蚀产物；

离子色谱仪8，该离子色谱仪用于监测氯离子含量。

较佳地，造纸机环境监测用挂片1由A3碳钢制成。

较佳地，干燥装置是烘箱。

较佳地，该腐蚀处理溶液可以是10％盐酸溶液，在某些情况下也可以加入一定量的缓蚀剂(例如六次甲基四胺，用量在0.2-0.8％)。

较佳地，该打磨装置7可以是绘图橡皮、实验室软质试管刷或木质竹质片。

较佳地，本发明的造纸机腐蚀监测系统100还可包括过滤装置，将浸泡过挂片的水进行稀释，在稀释到一定体积后，用过滤装置对其进行过滤，然后利用离子色谱仪监测氯离子的含量(mg/L)。

对比例1

当造纸机环境监测用挂片悬挂于造纸机的其中一部件上时，测得：腐蚀速率V(mm/a)为0.69时，氯离子含量(mg/L)为4.78；腐蚀速率V(mm/a)为0.44时，氯离子含量(mg/L)为2.90。

对比例2

当造纸机环境监测用挂片悬挂于造纸机的其中另一部件上时，测得：腐蚀速率V(mm/a)为0.67时，氯离子含量(mg/L)为1.20；腐蚀速率V(mm/a)为0.58时，氯离子含量(mg/L)为0.23。

对比例3

当造纸机环境监测用挂片悬挂于造纸机的其中又一部件上中时，测得：腐蚀速率V(mm/a)为0.89时，氯离子含量(mg/L)为0.93；腐蚀速率V(mm/a)为0.52时，氯离子含量(mg/L)为0.14。

由以上三个对比例可以看出，本发明就是将造纸机环境监测用挂片悬挂于造纸机的不同部件处，等上一段时间后(这个时间根据腐蚀严重性而定)，取下来。然后将取下的挂片拿到实验室，用纯水浸泡冲洗并收集水溶液，然后用离子色谱法测定水溶液中的氯离子，同时用腐蚀处理溶液来浸泡挂片，测试失重(腐蚀产物的重量)并计算腐蚀速率。这样测试得到的腐蚀重量从一定程度上与氯离子相关，从而有助于造纸厂找到腐蚀的原因，并藉此检测环境的腐蚀性。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，本领域技术人员能够将上述实施方式的要素进行合理的组合或者改动，以便在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本发明总的发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。