多功能酸洗緩蝕劑緩蝕效果的研究

張曉冬，喻 果，徐 飛

（威海翔宇環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，山東 威海 264205）

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多功能酸洗緩蝕劑緩蝕效果的研究

張曉冬，喻 果，徐 飛

（威海翔宇環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，山東 威海 264205）

摘 要：對威海翔宇環(huán)?？萍脊煞萦邢薰狙邪l(fā)的多功能酸洗緩蝕劑進行了鹽酸酸洗、H2SO4酸洗、硝酸酸洗緩蝕實驗，實驗結(jié)果表明，多功能酸洗緩蝕劑在鹽酸酸洗、H2SO4酸洗、硝酸酸洗過程中對碳鋼、16mn鋼都有很好的緩蝕效果，加藥濃度不同，緩蝕效果不同。多功能酸洗緩蝕劑的加藥濃度一般在3‰～5‰，10%的鹽酸酸洗的緩蝕率可達到98.8%、10%的H2SO4酸洗的緩蝕率可達到99.8%、10%的硝酸酸洗的緩蝕率可達到77%以上。

關(guān) 鍵 詞：緩蝕劑；鹽酸酸洗緩蝕實驗；H2SO4酸洗緩蝕實驗；硝酸酸洗緩蝕實驗

化學(xué)清洗往往是去除工業(yè)管道及設(shè)備腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物的最有效的方法之一，目前，我國化學(xué)清洗技術(shù)的發(fā)展已取得很大進步，成功地解決了生產(chǎn)實踐中的很多實際問題，化學(xué)清洗劑大多使用不同濃度的鹽酸［1，2］、H2SO4及硝酸清洗［3］。因鹽酸、H2SO4及硝酸都具有一定程度的腐蝕性，當酸洗清洗劑與金屬發(fā)生接觸時，必然會對金屬造成腐蝕，隨著清洗時間得延長，工業(yè)管道及設(shè)備腐蝕加劇，設(shè)備本身也會損失一定質(zhì)量，降低了設(shè)備的使用壽命［4］。為了降低各種酸洗過程中碳鋼及各種管材的損耗，在酸洗過程中需要加入一定數(shù)量的緩蝕劑，減緩酸洗液對碳鋼等管材的腐蝕。

本文作者通過失重法測量金屬的腐蝕速度，驗證我公司研發(fā)的新產(chǎn)品多功能酸洗緩蝕劑的在鹽酸酸洗、硫酸酸洗及硝酸酸洗過程中的緩蝕效果。

1 實驗部分

1.1 實驗方法及試劑

方法：失重法測定金屬的腐蝕速率，用失重法測定A3碳鋼掛片、16mn碳鋼掛片在不同濃度鹽酸溶液、H2SO4溶液及硝酸溶液中的腐蝕速率，并計算實驗條件下多功能酸洗緩蝕劑（MSH9110）在鹽酸酸洗、H2SO4酸洗及硝酸酸洗過程中的緩蝕率。

試劑：鹽酸（36%～38%）、硫酸（98%）、硝酸（65%～68%）為分析純試劑，在當?shù)鼗Ｙ徺I；多功能酸洗緩蝕劑（MSH9110）為我公司自主研發(fā)產(chǎn)品，主要含水溶性咪唑啉、十八烷基胺、烏洛托品、有機膦酸鹽等，Lan-826（藍星公司）。

1.2 實驗過程

（1）掛片處理方法：按照GB/T18175-2000《水處理劑緩蝕性能的測定旋轉(zhuǎn)掛片法》中7.1、7.8方法處理掛片；

（2）準備實驗用水：10% HCl；20% HCl；10% H2SO4；20% H2SO4；10% HNO3；

（3）取500 mL 不同濃度的酸溶液溶液于500 mL燒杯中，稱取緩蝕藥劑，加入燒杯中，記錄燒杯編號；

（4）將掛片按編號分組（每組兩片），用尼龍絲懸掛在玻璃棒上，分別浸入以上述燒杯中，試樣要全部浸入溶液，其上端應(yīng)在液面下約2 cm處，各掛片浸入深度基本上一致；

（5）試驗時間：0.5 、6 h。

1.3 實驗結(jié)果的計算

對于失重法，可通過下式計算金屬的腐蝕速率：

式中：m—試片質(zhì)量損失，g；

m0—試片酸洗空白試驗的質(zhì)量損失平均值，g；

s—試片的表面積，m2；

t—試驗時間，h。

根據(jù)下式計算實驗條件下多功能酸洗緩蝕劑的緩蝕率：

式中：X0—試片空白試驗的腐蝕率，mm/a；

X1—試片的腐蝕率，mm/a。

2 實驗結(jié)果及討論

2.1 MSH9110在不同濃度鹽酸溶液中的酸洗緩蝕效果

通過現(xiàn)象觀察，實驗開始時空白溶液中的掛片即產(chǎn)生氣泡，掛片腐蝕現(xiàn)象明顯，其他實驗燒杯直至實驗結(jié)束，只有少量氣泡產(chǎn)生，見圖1；通過實驗數(shù)據(jù)可知，在加藥濃度為3‰時，我公司多功能酸洗緩蝕劑MSH9110在20%的HCl酸洗液中對A3碳鋼的緩蝕率可達到97.93%，而在10%的HCl酸洗液中對A3碳鋼的緩蝕率可達到98.81%，具體數(shù)據(jù)見表1。

圖1 實驗現(xiàn)象及結(jié)果如下Fig.1 Experimental phenomena and results are as follows

右一（上）燒杯內(nèi)為空白溶液：10%鹽酸；右一（下）燒杯內(nèi)為空白溶液：20%鹽酸；左一（上）燒杯內(nèi)為空白溶液：10%鹽酸加入3‰的MSH9110；左一（下）燒杯內(nèi)為空白溶液：20%鹽酸加入3‰的MSH9110；A3碳鋼掛片；水浴溫度30 ℃。

表1 10%、20% HCl酸洗液的實驗結(jié)果Table 1 10%， 20% HCl acid liquid of experimental results

2.2 MSH9110在不同濃度H2SO4溶液中的酸洗緩蝕效果

通過現(xiàn)象觀察，實驗開始時空白溶液中的掛片即產(chǎn)生氣泡，掛片腐蝕現(xiàn)象明顯，其他實驗燒杯直至實驗結(jié)束，只有少量氣泡產(chǎn)生，見圖2；通過實驗數(shù)據(jù)可知，在加藥濃度為3‰時，我公司多功能酸洗緩蝕劑MSH9110在20%的H2SO4酸洗液中對A3碳鋼的緩蝕率可達到99.55%，而在10%的H2SO4酸洗液中對A3碳鋼的緩蝕率可達到99.83%，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 10%、20%H2SO4酸洗液的實驗結(jié)果Table 2 10%， 20% H2SO4acid liquid of experimental results

圖2 實驗現(xiàn)象及結(jié)果如下Fig.2 Experimental phenomena and results are as follows

右一燒杯內(nèi)為空白溶液：10% H2SO4；右二燒杯內(nèi)為10% H2SO4加入3‰的MSH9110；左二燒杯內(nèi)為空白溶液：20% H2SO4； 左一燒杯內(nèi)為20% H2SO4加入3‰的MSH9110；A3碳鋼掛片；水浴溫度30℃。

2.3 MSH9110在不同濃度HNO3溶液中的酸洗緩蝕效果

通過現(xiàn)象觀察，實驗開始時空白掛片即產(chǎn)生大量紅色物質(zhì)，見圖3上；說明10%的HNO3腐蝕性非常強，加了緩蝕劑MSH9110的掛片觀察可以看到，在實驗時間為10 min時，溶液顏色變得帶有一點淺紅色，隨著時間延長到20 min、30 min溶液顏色一點點加深，說明MSH9110能緩解HNO3對碳鋼掛片的腐蝕，見圖3下； 但是隨著時間延長，緩蝕率呈下降趨勢，由表3的結(jié)果可知MSH9110在10% 的HNO3溶液中的緩蝕效果為：30 min時MSH9110的緩蝕率為77.35%、20 min時MSH9110的緩蝕率為78.56%、10 min時MSH9110的緩蝕率為79.14%。

圖3 實驗現(xiàn)象及結(jié)果如下Fig.3 Experimental phenomena and results are as follows

表3 10%的HNO3腐蝕實驗10、20、30 min結(jié)果Table 3 10% HNO3corrosion experiment results of 10， 20，30 minutes

空白〈1＞燒杯內(nèi)為10%的HNO3溶液，〈2＞號燒杯內(nèi)為3‰的MSH9110和10%的HNO3溶液，A3碳鋼掛片；水浴溫度30℃，每隔10 min在兩個燒杯內(nèi)分別取出兩片掛片處理。

2.4 MSH9110與Lan-826對碳鋼的酸洗緩蝕效果對比

為了驗證MSH9110的酸洗緩蝕效果，筆者在實驗室對MSH9110和藍星公司的專利產(chǎn)品Lan-826進行了緩蝕性能對比實驗，實驗選用16mn鋼掛片，水域溫度30 ℃，實驗結(jié)果詳見表4。

表4 MSH9110與Lan-826的緩蝕效果對比Table 4 MSH9110 compared with corrosion effect of Lan - 826

3 結(jié) 論

（1）實驗條件下，多功能酸洗MSH9110在不同濃度的鹽酸、硝酸、硫酸酸洗液中對碳鋼掛片都有較好的緩蝕效果。

（2）同等實驗條件，多功能酸洗MSH9110在相同濃度的鹽酸、硝酸、硫酸酸洗液對碳鋼掛片的緩蝕效果為在硫酸及鹽酸酸洗液中最好，在硝酸酸洗液中較差。

（3）同等實驗條件，多功能酸洗MSH9110與Lan-826在相同濃度的鹽酸、硝酸、硫酸酸洗液對碳鋼掛片的緩蝕效果不同，在10%的硫酸及硝酸中，Lan-826的緩蝕效果要好于MSH9110，在10%的HCl中，MSH9110的緩蝕效果要好于Lan-826。

4 展 望

工礦企業(yè)大量使用各種類型的水冷換熱器及其它換熱設(shè)備，由于污垢在設(shè)備管壁上沉積，使得換熱效率嚴重降低，給生產(chǎn)的正常工藝調(diào)節(jié)帶來很大困難，設(shè)備利用率也無法提高，緩蝕劑的出現(xiàn)很好的解決了上述問題，但是目前國內(nèi)的緩蝕劑種類比較單一，各種緩蝕成分復(fù)配后的緩蝕效果還有待研究，有色金屬的酸洗緩蝕劑也有待質(zhì)的開發(fā)［5，6］。

參考文獻：

［1］王延. 鹽酸介質(zhì)中脫氫松香基咪唑啉緩蝕劑對Q235鋼緩蝕性研究［J］. 腐蝕與防護，1998（06）：8-10.

［2］張玉福.國內(nèi)酸洗緩蝕劑研制及應(yīng)用［J］. 湖南電力， 2000（01）：3-4.

［3］林海潮. 緩蝕劑研究的進展［J］. 腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，1997（04）：52-57.

［4］張大全. 各類緩蝕劑開發(fā)和應(yīng)用過程中環(huán)境影響的探討［J］. 腐蝕與防護，1999（03）：4-7.

［5］趙麗萍. 新型多用固體酸洗緩蝕劑［J］. 腐蝕與防護， 2007（10）：45-48.

［6］楊少林. 酸洗緩蝕劑配方改進研究［J］. 貴州化工，2007（06）：21-23.

Research on Inhibition Effect of Multi-function Pickling Corrosion Inhibitor

ZHANG Xiao-dong，YV Guo，XV Fei
（Weihai Xiangyu Technology Co.， Ltd.， Shandong Weihai 264205，China）

Abstract:Hydrochloric acid pickling， sulfuric acid pickling， nitric acid pickling corrosion experiments of multifunctional pickling corrosion inhibitor developed by our company were carried out. The experimental results show that the multifunctional pickling corrosion inhibitor in hydrochloric acid pickling， sulfuric acid， nitric acid pickling process has very good inhibition effect for carbon steel and16 mn steel； different drug concentration has different corrosion inhibition effect. Multifunctional pickling corrosion inhibitor concentration commonly is 3‰～5‰，10% hydrochloric acid pickling corrosion inhibition rate can reach 98.8%， 10% sulfuric acid pickling corrosion inhibition rate can reach 99.8%， 10% nitric acid pickling corrosion inhibition rate can reach 77%.

Key words:Corrosion inhibitor； Hydrochloric acid pickling corrosion experiments； Acid pickling corrosion experiments； Nitric acid pickling corrosion experiments

中圖分類號：TQ 028

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0279-03

收稿日期：2015-11-05

作者簡介：張曉冬（1982-），女，山東威海人，工程師，碩士，2009年畢業(yè)于貴陽中醫(yī)學(xué)院中藥學(xué)專業(yè)，研究方向：水處理技術(shù)及藥劑的研發(fā)。E-mail：xd127@126.com。