为保证锅炉安全经济运行 ,防止锅炉因结垢造成煤耗增大、出力降低以及受热面金属材料超温引起损坏等问题发生 ,应根据锅炉结垢的程度适时进行酸洗除垢。在酸洗除垢时 ,为防止酸洗液对金属的腐蚀 ,必须在酸洗液中加入缓蚀剂。缓蚀剂的性能不仅确定了酸洗过程中金属受酸洗液腐蚀程度 ,而且影响垢的溶解及酸洗后金属表面的钝化效果。因此 ,锅炉酸洗时所用的缓蚀剂必须具有一定的性能 ,如缓蚀性能强、水溶性好、毒性低、化学稳定性好等 ,同时还要求缓蚀剂对介质条件具有较宽的适用范围 (如酸液浓度、温度和酸洗液中作为腐蚀促进剂的Ｆｅ3+离子含量等 )。目前用于锅炉盐酸酸洗的缓蚀剂有些存在着缓蚀效果不好、水溶性较差、稳定性不强等缺点。为了进一步提高酸洗质量 ,保证锅炉酸洗安全 ,我们选择了新的缓蚀剂———ＷＳ99型缓蚀剂进行应用性能研究 ,现介绍试验室测定结果。1 ＷＳ99型缓蚀剂的应用性能1.1 ＷＳ99型缓蚀剂的性能试验1.1.1 电化学试验 在保持温度 ( 2 5± 1)℃ ,于质量分数为 5%ＨＣｌ溶液中加入质量分数为 0 .3%的ＷＳ99缓蚀剂 ,用恒电位扫描法测定 2 0号钢试样的极化曲线 ,如图 1所示。极化曲线表明 :在质量分数为 5%ＨＣｌ溶液中 ,由于加入了ＷＳ99缓蚀剂 ,使金属腐蚀的阳极过程和阴极过程都受到极化 ,既抑制了阳极的金属溶解 ,又抑制了阴极的Ｈ+离子放电 ,其阴极抑制强于阳极抑制。因此 ,ＷＳ99型缓蚀剂是以抑制阴极过程为主的混合抑制型缓蚀剂。1.1.2 缓蚀剂添加量试验在腐蚀介质中加入少量缓蚀剂能减少介质对金属的腐蚀速度。因此它必须有足够的缓蚀效果 ,缓蚀效果用金属的腐蚀速度表示。本文采用失重法测定在盐酸中加入缓蚀剂后金属的平均腐蚀速度。在保持温度 ( 55±ｌ)℃的质量分数为 5%ＨＣｌ溶液中加入不同剂量的ＷＳ99型缓蚀剂 ,将 2 0号钢金属试样浸入其中 ,保持 6ｈ ,酸液容积与试样表面积之比为15∶1ｍＬ ｃｍ2 。测定含不同剂量ＷＳ99型缓蚀剂时酸液对试样的腐蚀速度。结果如图 2所示。所得曲线是有机吸附型酸洗缓蚀剂在酸洗液中图 1 2 0号钢在盐酸介质中恒电位极化曲线的典型曲线 ,它表明了在酸洗液中 ,当缓蚀剂含量达到某一数值后 (通常为 0 .2 %～ 0 .3% ) ,在金属表面上就可形成具有一定极化阻抗的吸附薄膜 ,控制着金属的腐蚀速度处于较低的数值并趋向于一个常数。这一常数的大小则是缓蚀剂在腐蚀介质中缓蚀效果的反映。因此 ,通常将金属试样在缓蚀酸液中测得的金属腐蚀速度值作为缓蚀效果好坏的依据 ,也是衡量缓蚀剂性能的主要指标之一。从图 2中可见 ,在ＷＳ99型缓蚀剂含量不低于0 .0 5%时 ,2 0号钢金属腐蚀速度可以控制在0 .6ｇ/ (ｍ2 ·ｈ)以下。1.1.3 缓蚀剂的分散性试验酸洗缓蚀剂除了应具备良好的缓蚀效果这一性能外 ,还要求在酸洗液和水中具有良好的分散性 ,即“酸溶性”和“水溶性”。如果缓蚀剂的“酸溶性”差 ,则那些不溶性或难溶性组分就容易富集在固体表面。如果富集在垢上 ,就会影响垢在酸洗液中的溶解速度从而影响清洗效果。如果缓蚀剂的“水溶性”差 ,则富集在金属表面上的不溶性或难溶性组分就难于在水冲洗过程中洗脱下来 ,这样不仅会影响金属表面的钝化处理效果 ,还可能影响机组启动初期的汽水品质和锅炉运行中形成良好的保护膜。ＷＳ99型缓蚀剂在质量分数为 5%ＨＣｌ溶液和水中均具有良好的分散性 ,没有发现固相物沉淀 ,试样表面呈基体金属的颜色。1.1.4 稳定性试验将ＷＳ99型缓蚀剂加入质量分数为 5%ＨＣｌ溶液中 ,在 ( 55±ｌ)℃条件下保持 2 4ｈ ,观察酸洗液仍为透明液 ,未见酸洗液状况改变。然后将金属试样浸图 2 在质量分数为 5 %ＨＣｌ中ＷＳ99型缓蚀剂含量与腐蚀速度的关系入其中 12ｈ ,测定缓蚀效果 ,试样的腐蚀速度未变。试样表面状况同前。说明在使用条件下 ,酸洗时间的变化不会改变ＷＳ99型缓蚀剂的物理化学稳定性。1.1.5 毒性试验ＷＳ99型缓蚀剂的毒性指标经过毒性鉴定 ,Ｄ50<150 0 0ｍｇ/ｋｇ(体重 )。根据《食品毒理》的急性毒性剂量分级标准 ,ＷＳ99型缓蚀剂属于无毒级。1.2 影响ＷＳ99型缓蚀剂缓蚀效果的因素1.2 .ｌ 盐酸浓度对缓蚀效果的影响在温度为 ( 55± 1)℃ ,含质量分数为 0 .3%ＷＳ99缓蚀剂 ,含质量分数分别为 3%、5%、8%和 10 %的盐酸溶液中加入 2 0号钢试样 ,酸浸 6ｈ ,测定不同质量分数的ＨＣｌ溶液中各试样的腐蚀速度 ,结果如图 3所示。图 3曲线表明 ,酸的质量分数增加 ,试样的腐蚀速度也随之增加 ,但在盐酸酸洗工艺中规定酸的质量分数在 4 %～ 7%范围内变化时 ,基本上可以认为酸的质量分数对缓蚀效果影响不大。1.2 .2 酸液中Ｆｅ3+离子对缓蚀效果的影响酸洗液中 ,Ｆｅ3+离子对缓蚀效果的影响最大。Ｆｅ3+离子主要是由锅炉受热面上的腐蚀产物溶解于酸液而产生的。在酸洗介质中 ,Ｆｅ3+离子是很强的金属腐蚀促进剂 ,并按下式加速金属基体的腐蚀。Ｆｅ→Ｆｅ2 ++2ｅ 阳极反应2Ｆｅ3++2ｅ→ 2Ｆｅ2 +阴极反应在温度 ( 55± 1)℃ ,含质量分数为 0 .3%ＷＳ99缓图 3 酸的质量分数与腐蚀速度的关系蚀剂的质量分数为 5%盐酸溶液中 ,分别加入不同剂量的Ｆｅ3+离子 ,使Ｆｅ3+离子含量为 2 0 0ｍｇ/Ｌ、4 0 0ｍｇ/Ｌ、60 0ｍｇ/Ｌ和 80 0ｍｇ/Ｌ ,然后加入 2 0号钢试样 ,酸浸 6ｈ ,测定不同Ｆｅ3+离子含量的酸液中试样的腐蚀速度 ,结果如图 4所示。图 4曲线表明 ,酸液中Ｆｅ3+离子含量增加 ,钢试样的腐蚀速度也随之增加。酸液中Ｆｅ3+离子含量每增加 10 0ｍｇ/Ｌ ,腐蚀速度约增大 0 .2ｇ (ｍ2 ·ｈ)。故酸液中Ｆｅ3+离子含量可控制在 4 0 0ｍｇ/Ｌ左右。超过 50 0ｍｇ/Ｌ会对缓蚀剂的缓蚀效果有一定的影响 ,并有可能使某些合金钢表面发黑。Ｆｅ3+离子不仅会影响腐蚀速度 ,还会造成局部腐蚀。图 4 酸溶液中Ｆｅ3+ 离子含量与腐蚀速度的关系1.2 .3 酸洗时间对缓蚀效果的影响酸洗作业时 ,酸洗时间的长短决定于垢的溶解情况。由于垢沉积量分布不均匀 ,因而垢的溶解时间不同 ,裸露金属接触酸洗液的时间也长短不一。为保证在整个酸洗过程中 ,加入酸液中的缓蚀剂能维持较好的缓蚀效果 ,有必要考查酸洗时间对缓蚀效果的影响。在温度 ( 55± 1)℃ ,含质量分数为 0 .3%ＷＳ99缓蚀剂的质量分数为 5%盐酸溶液中 ,2 0号钢试样分图 5 酸浸时间与腐蚀速度的关系别酸浸 2ｈ、4ｈ、6ｈ、12ｈ、15ｈ和 2 4ｈ ,测定不同酸浸时间下试样的腐蚀速度 ,结果如图 5所示。图 5曲线表明 ,随酸洗时间的增加 ,试样的腐蚀速度有下降的趋势。在实际酸洗时 ,采用ＷＳ99缓蚀剂不会因为酸洗时间的延长而影响金属的腐蚀速度。1.2 .4 酸洗温度对缓蚀效果的影响在温度分别为 50℃、60℃、70℃和 80℃ ,含质量分数为 0 .3%ＷＳ99缓蚀剂的质量分数为 5%盐酸溶液中 ,加入 2 0号钢试样 ,酸浸 6ｈ ,测定不同酸液温度下试样的腐蚀速度 ,结果如图 6所示。图 6 酸浸温度对腐蚀速度的关系图 6曲线表明 ,酸液温度升高 ,试样的腐蚀速度也随之增加 ,缓蚀剂的缓蚀效果降低。在 70℃以下 ,试样的腐蚀速度小于 1ｇ/ (ｍ2 ·ｈ) ,这说明ＷＳ99缓蚀剂对温度区域的变化有相当的适应性。2 结论2 .1 ＷＳ99型缓蚀剂对 2 0号钢有良好的缓蚀效果 ,并具有相当的抗Ｆｅ3+离子腐蚀的能力 ,可用于锅炉本体的盐酸清洗。2 .2 ＷＳ99型缓蚀剂为无毒级药剂 ,易分散于水或稀酸中。2 .3 ＷＳ99型缓蚀剂的化学、物理性能稳定 ,清洗后的金属表面清洁 ,无异物附着 ,易于水冲洗及金属表面的钝化防锈处理WS99型缓蚀剂应用性能的研究@袁强$湖北省鄂州电厂!鄂州市,436032锅炉;;酸洗;;腐蚀;;缓蚀剂为防止锅炉结垢 ,保证安全经济运行 ,应适时进行酸洗。锅炉酸洗时所用的缓蚀剂对保证锅炉酸洗质量、安全起着重要作用。文章从电化 学试验、添加量试验、分散性试验、稳定性试验和毒性试验等方面研究了WS99型缓蚀剂的应用性能,证明该缓蚀剂具有较好的性能。阐述了盐酸浓度、酸液中Fe3+ 离子含量、酸洗时间和酸洗温度等因素对缓蚀效果的影响。试验证明WS99型缓蚀剂对 2 0号钢材有良好的缓蚀效果 ,具有抗Fe3+ 离子腐蚀的能力 ,可用于锅炉盐酸酸洗质量分数为 5%盐酸溶液中 ,分别加入不同剂量的Ｆｅ3+离子 ,使Ｆｅ3+离子含量为 2 0 0ｍｇ/Ｌ、4 0 0ｍｇ/Ｌ、60 0ｍｇ/Ｌ和 80 0ｍｇ/Ｌ ,然后加入 2 0号钢试样 ,酸浸 6ｈ ,测定不同Ｆｅ3+离子含量的酸液中试样的腐蚀速度 ,结果如图 4所示。图 4曲线表明 ,酸液中Ｆｅ3+离子含量增加 ,钢试样的腐蚀速度也随之增加。酸液中Ｆｅ3+离子含量每增加 10 0ｍｇ/Ｌ ,腐蚀速度约增大 0 .2ｇ (ｍ2 ·ｈ)。故酸液中Ｆｅ3+离子含量可控制在 4 0 0ｍｇ/Ｌ左右。超过 50 0ｍｇ/Ｌ会对缓蚀剂的缓蚀效果有一定的影响 ,并有可能使某些合金钢表面发黑。Ｆｅ3+离子不仅会影响腐蚀速度 ,还会造成局部腐蚀。图 4 酸溶液中Ｆｅ3+ 离子含量与腐蚀速度的关系1.2 .3 酸洗时间对缓蚀效果的影响酸洗作业时 ,酸洗时间的长短决定于垢的溶解情况。由于垢沉积量分布不均匀 ,因而垢的溶解时间不同 ,裸露金属接触酸洗液的时间
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