铜合金在一级反渗透海水中的耐蚀性对比研究

目的评价淡水管路中常用铜合金的耐蚀性。方法采用浸泡试验、电化学测试等手段研究B10铜合金、TUP紫铜、铝青铜三种典型铜合金在一级反渗透海水中的耐蚀情况,并通过正交试验方法对数据进行分析。结果室内浸泡试验中,铜合金的质量损失速率在0.01 mm/a数量级,B10质量损失最小。随着温度的升高,B10极化曲线的阶跃不再明显。通过正交分析,与TDS、水质硬度相比,温度对铜合金在淡化海水中的耐蚀性影响最大。结论在三种试验铜合金中,B10耐腐蚀性较好,在一级反渗透海水中高温时表面连续成膜能力降低,对基体的保护作用不再明显,且温度对B10耐蚀性影响较大。

模拟海水淡化一级反渗透产水中咪唑啉复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀效果

通过电化学测试、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱法(XPS)和X射线衍射法(XRD)研究了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与硫酸锌(ZnSO4)复配对20钢在模拟海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀效果。结果表明:复配缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,能有效抑制20钢的腐蚀,复配缓蚀剂的添加总量为100mg/L时,最佳配比为50mg/L HUCI+50mg/L ZnSO4,此时缓蚀率达到96.99%;UHCI分子吸附在金属阳极区,抑制了阳极反应,ZnSO4以Zn(OH)2的形式沉积在金属阴极区,抑制了阴极反应。

碳钢在海水淡化一级反渗透产水中的腐蚀行为

对碳钢在海水淡化一级反渗透产水中生成的锈层进行SEM、IR和XRD分析,并结合电化学测量,研究其腐蚀行为。结果表明,碳钢在一级反渗透产水中腐蚀过程受氧扩散控制,腐蚀产物包括γ-FeOOH、Fe_3O_4以及少量的α-FeOOH。锈层具有双层结构,外锈层很薄,主要成分为γ-FeOOH;内层占整个锈层比重很大,主要成分为Fe_3O_4。一级反渗透产水的弱酸性促使腐蚀产物γ-FeOOH迅速转化为Fe_3O_4,致使Fe_3O_4在金属表面大量堆积。由于Fe_3O_4层的导电性及不连续性,锈层不能阻碍阴极过程的进行,导致碳钢的腐蚀速度一直维持在高位。

碳钢在模拟一级反渗透产水和海水中的腐蚀行为比较

采用丝束电极测试(WBE)、电化学阻抗谱(EIS)和挂片失重法研究了静态条件下碳钢在模拟海水淡化一级反渗透(RO)产水和海水中的腐蚀形态及其电化学特性。结果表明,碳钢在模拟一级RO产水和海水中腐蚀电位随时间延长而下降;在模拟一级RO产水15d的试验中,碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差始终大于110mV,腐蚀过程中阴极、阳极区域位置基本不变,腐蚀始终在局部区域进行,阻抗谱显示一个时间常数;在模拟海水中2d后碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差小于10mV,微阴极、微阳极区域位置在不断变化,发生全面腐蚀,随着腐蚀的进行碳钢电极的电化学阻抗谱上出现Warburg阻抗,腐蚀过程逐渐发展为扩散控制,表面生成的致密腐蚀产物对碳钢的进一步腐蚀起到了一定的抑制作用,碳钢腐蚀速率下降。碳钢在模拟一级RO产水中的表观腐蚀速率略大于模拟海水,因其实际腐蚀部位面积小而局部区域的腐蚀速率比在海水中更大。

海水淡化一级反渗透产水中带锈碳钢的腐蚀控制

带锈层碳钢在海水淡化一级反渗透产水中腐蚀非常严重,采用失重法、电化学测量及表面分析技术研究了六偏磷酸钠及硫酸锌复配缓蚀剂对带锈碳钢的缓蚀作用。结果表明,六偏磷酸钠及硫酸锌对带锈碳钢具有很强的协调缓蚀效果,复配药剂的缓蚀效率随着加药量的增加而提高,两者的最优配比为1∶1;综合考虑加药的经济性及缓蚀效果,理想加药量可选择为20mg/L,此时缓蚀率可达70%以上。表面分析结果表明,该复配缓蚀剂能够与碳钢表面氧化物结合成膜,使锈层更致密,从而阻碍腐蚀的进行。

Q235钢在海水淡化一级反渗透产水中的腐蚀行为

采用旋转挂片和SEM,EDS及IR分析研究Q235钢在海水淡化一级反渗透产水中(RO)的腐蚀速度和腐蚀产物变化规律,并利用动电位扫描、电化学阻抗法研究腐蚀过程及腐蚀反应控制步骤。结果表明,Q235钢在海水淡化一级反渗透产水中腐蚀速度在48 h内迅速增大至1.4 mm/a,其后保持稳定。锈层初期为γ-FeOOH薄层,随时间延长逐渐转为由Fe_3O_4构成的内锈层及由γ-FeOOH和α-FeOOH构成的外锈层。腐蚀过程受阴极控制,初期腐蚀阻力达到最大,其后由于大量γ-FeOOH在酸性条件下极易转化为对腐蚀反应没有阻滞作用的Fe_3O_4,腐蚀阻力迅速减小,腐蚀速度迅速增大,当Q235钢表面γ-FeOOH生成和转化达到平衡后,腐蚀阻力保持稳定,腐蚀速度也不再发生变化。

模拟海水淡化一级反渗透产水中咪唑啉缓蚀剂对20#碳钢的缓蚀行为

采用失重法、电化学方法、XPS和SEM分析了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)对20#碳钢在模拟海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀行为。结果表明:UHCI对20#碳钢具有缓蚀作用,并且随着UHCI浓度的增加,缓蚀效率明显增大;UHCI减小了碳钢电极的阳极电流密度,是一种阳极型缓蚀剂。XPS测试表明,UHCI吸附在金属表面形成保护膜,有效阻碍腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到缓蚀效果。量子化学计算结果表明,UHCI分子在与金属作用时,主要是羧甲基和咪唑环吸附在金属表面,从而降低腐蚀速率。