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结垢指数和氯离子对碳钢腐蚀行为的研究

叶慧  
【摘要】: 本文采用失重法、极化曲线法、和XPS表面分析技术等方法研究了PSI值、氯离子浓度、HEDP和锌盐对碳酸氢钙溶液中的碳钢腐蚀行为的影响;用静态阻垢法研究了HEDP等阻垢分散剂对不同PSI值的碳酸氢钙溶液的阻垢分散作用。实验采用的碳酸氢钙溶液的PSI值分别为3.0、4.0、5.0、6.0,氯离子浓度为1000.0~ 6000.0ppm。 一、失重法结果表明: 当碳酸氢钙溶液的PSI值小于6.0,即使不加任何缓蚀剂,溶液也有一定的缓蚀作用。 二、极化曲线研究表明: 1.碳钢在不同PSI的碳酸氢钙溶液中是活化-钝化体系,且随着PSI的减小,碳钢的腐蚀速度降低; 2.随着PSI值的减小,碳钢的过钝化电位正移,致钝电流密度减小,钝化区的电位范围变宽; 3.碳钢的腐蚀速率随着氯离子浓度的增加而增大; 4.氯离子能破坏碳钢表面的沉积膜,加速碳钢的腐蚀; 5.在不含氯离子的不同PSI值的碳酸氢钙溶液中,HEDP和锌盐的加入使得碳钢的腐蚀速率减小,当PSI为3.0或4.0时,其维钝电流密度变小; 6.单独加入HEDP或锌盐,使得碳钢的腐蚀速率减小,但是减小的幅度并不大; 7.同时加入HEDP和锌盐,碳钢的腐蚀速率明显变小,说明HEDP和锌盐有明显的协同效应; 8.过高的氯离子浓度大大地破坏了HEDP、Zn2+和碳酸钙形成的膜。 三、XPS表面分析技术研究表明: 1.碳钢表面的保护膜主要是由Ca (Ⅱ) 、C (Ⅳ) 、-OH和O2-组成,另外还有少量的Fe; WP=4 2.当碳酸氢钙溶液的PSI值小于6.0时,碳酸氢钙溶液能在碳钢表面形成一层碳酸钙保护膜,抑制了金属的腐蚀; 3.碳钢在含5ppmHEDP,PSI为3.0的碳酸氢钙溶液中浸泡后表面形成的膜主要由Ca (Ⅱ) 、C (Ⅳ) 和O (Ⅱ) 组成,但是表面膜中检测不到P; 4.碳钢在含2ppmZn2+,PSI为3.0的碳酸氢钙溶液中浸泡后表面形成的膜主要由Ca (Ⅱ) 、C (Ⅳ) 、O (Ⅱ) 和Zn (Ⅱ) 组成; 5.碳钢在含2ppmZn2+和5ppmHEDP,PSI为3.0的碳酸氢钙溶液中浸泡后表面形成的膜主要由Ca (Ⅱ) 、C (Ⅳ) 、O (Ⅱ) 、Zn (Ⅱ) 以及P组成,但P的存在形式比较复杂,从微观上证明了HEDP和锌盐具有协同作用。 四、静态阻垢实验表明: 1.在试验所采用的全部PSI范围内,HEDP的阻垢效率不太理想; 2.HEDP对碳酸氢钙溶液的阻垢率随着PSI值的增加而增大。


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