各种因素对XM_101磷系缓蚀剂缓蚀效果的影响

1 实 验
1. 1 实验溶液 含有给定 XM -101 浓度的自来水。实验用水的 水质分析见表 1。 表 1 实验用水的水质分析 * * ( mg/ L)
pH 值 7. 3 Ca 2+ 1. 19 M g 2+ 2. 64 C l15 SO 4
2-
式 中 V o —— 不 加 缓 蚀 剂 时 Q 235 钢 的 腐 蚀 率 ( m/ a) V c —— 加 给定缓蚀 剂时 Q 235 钢 的腐蚀 率 ( m / a) ( 2) 极化曲线法 试验在 M 352 腐蚀测试系统 上进行, 用铂电极作为辅助电极, 用饱和甘汞电极作 为参比电极。试样在实验介质中浸泡 48h 后进行极 化曲线的测量。然后按照式( 2) 计算缓蚀率 E , 即 E( % ) = Io - Ic × 100 Io ( 2)
Cl 浓度 m g ・L - 1 15 165 265 注 :
-
-
[ 10]
-
图 1 缓蚀剂浓度对腐蚀率的影响
-
-
腐蚀率 m ・a 0 0 2. 55
- 1

缓蚀率 % 100 100 97. 22 Cl 用 N aCl 的 形式引 入 ;
X M -101 浓度为 75m g/ L; 失重法试验周期为 720h。
T H E FACT ORS AF FECT ING INH IBIT ION EFF ECT OF XM 101 PHOSPHA T E SERIES INHIBIT ORS
Guo Liangsheng Huang Nishang Yu Xingzeng Shi Xiaoyan Qiu Furong
图 2 缓蚀剂浓度对缓蚀率的影响
2. 2 溶液 pH 值对 XM-101 缓蚀效果的影响 实验结果表明: 实验溶液的 pH 值在 7. 15 时, XM -101 对 Q235 钢的缓 蚀率接近 100% 。试样经 720h 失重试验 , 表观极好。如果溶液的 pH 值太低 或者太高 , 对 XM -101 的缓蚀效果都将产生不利的 影响。当溶液的 pH 值降至 6 时 , XM -101 对 Q235
2 结果与讨论
2. 1 缓蚀剂浓度对 XM-101 缓蚀效果的影响 实验结果表明: XM -101 的缓蚀效果与其使用 浓度密切相关 ( 见图 1 和图 2) 。 XM -101 浓度在 50 ～ 250m g / L 的广阔范围内 , 对 Q 235 钢的缓蚀率均 达 97% 以上。说明 XM -101 缓蚀性能优异, 在实际 工 业 应用 中 容 易 控 制。特 别 是 XM -101 浓 度 为 75m g/ L 时, 其缓蚀率接近 100% 。钢样经 1800h 失 重试验 , 表观极好, 在溶液中光亮如初 , 取出干后呈 彩虹状 , 与低锌磷化膜类同 , 说明在自来水中碳钢表 面形成完整、 致密、 耐蚀的保护膜。当 XM -101 浓度 ≤ 25m g / L 时 , 其缓蚀率仅达 40. 82% , 钢样表面呈 局部腐蚀状态。 说明 XM -101 浓度太低, 不足以在自 来水中碳钢表面形成完整的保护膜。
( Fujian Inst itute of Research on the Str uct ur e of M atter , Chinese Academy o f Sciences, Xiam en 361012)
Abstract T he facto rs affect ing inhibitio n effect o f XM -101 phosphate ser ies inhibit or w ere studied by
・ 534・
2. 4 溶液中 Ca 2+ 对 XM-101 缓蚀效果的影响 实验结果表明: 当 XM -101 浓度为 50mg / L 时 , 2+ XM -101 对 Q 235 钢的缓蚀率随着溶液中 Ca 浓度 的增加而提高( 见表 4) 。特别是溶液中 Ca 浓度≥ 51. 19mg / L 时 , XM-101 的缓蚀率≥ 99% 。试样经 720h 失重试验 , 表观很好。 但 Ca 2+ 浓度≥ 51. 19mg / 2+ L 时 , 溶液随着 Ca 浓度的增加而变浑。其原因可 能是 Ca 生 成难 溶 性的 Ca 3 ( P O 4 ) 2 和 CaCO3 析
2+ 2+
郭良生等 : 各种因素对 X M -101 磷系缓蚀剂缓蚀效果的影响
出[ 12 ] , 即 Ca
2+
+ PO4
2-
3-
Ca 3( P O4 ) 2 ↓
-
( 3)
3 结 论
( 1) XM -101 浓 度 为 75m g / L , 溶 液 的 pH 为 7. 15 时, 其缓蚀效果最佳, 对自来水中碳钢的缓蚀 率接近 100% 。 ( 2) 溶液 中的 Cl ≤ 165m g/ L 时, 对 XM-101 缓蚀效果几乎没有影响。 ( 3) 当 Ca 2+ ≤ 51. 19mg / L 时, XM -101 的缓蚀 效果随着溶液中 Ca 2+ 浓度的增加而提高, 但 Ca 2+ 浓 度≥ 51. 19mg / L 时 , 溶液产生钙垢。 ( 4) XM -101 在 40° C 的水溶液中应用 , 其效果 较之常温更好。 参 考 文 献
1 M ar sha ll A , et al. Co rr osio n, 1985( 124) : 85 2 T ho mas C Br eske. M ater ial Per for mance , 1977, 116( 2) ; 17～ 26 3 K oeppen A V on. M aterial P rev entio n and Co nt ro l, 1973, 12( 7) : 23 ～ 28 4 L ahodny Sar e O , K astelen . Co rr osion Science , 1976, 16 ( 1) : 25 ～ 34 5 王 清等 . 中国腐蚀与防护学报 , 1988, 8( 1) : 60 6 陆 柱等 . 腐蚀与防护 , 1987, 8( 3) : 22～ 24 7 CN Pat . 1050053 8 Fulks K E, et al. Cor ro sion, 1983, ( 279) : 83 9 高庆丰 . CST A D, 94213812 10 陆听福 . 腐蚀与防护 , 1994, 15( 6) : 312 11 纪永亮 , 林明鹤 . 工业水处理 , 1990, 10( 1) : 6 12 周本省 . 工业水处理技术 . 北京 : 化学出版社 , 1998: 40 收稿日期 : 200003-07
2. 3 溶液中 Cl - 对 XM-101 缓蚀效果的影响 实验结果 表明: 实验 溶液中 Cl 浓度 在 ( 15 ～ 165) m g/ L 的范围内, XM -101 对 Q235 钢的缓蚀率 均接近 100% 。 试样经 720h 失重试验 , 表观极好。 众 所周知 : 南方有些城市的自来水中的 Cl 浓度通常 ≤25m g/ L 。这 就是 说, 即使 循环 冷却水 浓缩 6 倍, 溶液中 Cl 浓度也≤ 150mg / L 。实际 情况也如 此。 据报道 , 美国的一些电厂和日本的某些钢厂冷却 水系统目前浓缩倍数可达 6[ 11] 。因此 , 作者认为: 随 着循环冷却水浓缩倍数的增加, 溶液中 Cl 浓度也 随之增大, 但它对 XM -101 的缓蚀效果不会造成明 显的影响。说明 XM -101 在自来水中的碳钢表面所 形成的缓蚀膜具有较强的抗 Cl- 能力。如果溶液中 Cl 浓度 ≥ 265mg / L 时 , 对 XM-101 的缓 蚀效果将 产生不利的影响。其缓蚀率将明显下降 ( 见表 3) 。 表 3 溶液中 Cl 对 XM-101 缓蚀效果的影响
Keywords Inhibit or T ap w ater Car bon steel Co rr osion Inhibition 众所周知 : 自来水介质中碳钢缓蚀剂品种繁多, 诸如: 亚硝酸盐系[ 1] 、 钼系[ 2, 3] 、 磷系[ 4, 5] 、 硅系[ 6, 7] 、 全 [ 8, 9] 有机系 等。其中 , 磷系缓蚀剂具有高效、 廉价、 无 毒等特点而备受人们的关注和重视。 XM -101 磷系缓蚀剂 ( 简称 XM -101) 是由聚磷 酸盐、 磷酸二氢锌和醇胺磷酸酯所组成。 研究各种因 素对 XM -101 缓蚀效果的 影响, 对于指导 XM -101 的工业应用具有重要的实际意义。 样 规 格 为 5. 0cm × 2. 5cm × 0. 15cm , 表 面 积 为 27. 25cm 2。极化曲线法试样表面积为 1cm 2。所用试 样均经金相砂纸逐级打磨 , 再经自来水、 无水酒精清 洗、 冷风次干, 置入干燥器中备用。 1. 3 实验方法 ( 1) 失重法和表面观察法 试样经称重后在实 验介质中浸泡 1800h 或 720h , 并观察试样取出前后 的表面状态 , 取出的试样按照 GB 6348- 86 方法处 理、 称重, 按式( 1) 计算缓蚀率 E Vo - V c E(% ) = × 100 Vo ( 1)
第 21 卷第 12 期 2000 年 12 月
腐蚀与防护
COR ROSI ON & P RO T ECT I ON
V ol. 21 N o . 12 December 2000
各种因素对 XM-101 磷系缓蚀剂 缓蚀效果的影响*
郭良生 黄霓裳 余兴增 石小燕 邱富荣
( 中国科学院福建物质结构研究所二部 厦门 361012) 摘 要 采用失重法、 表面观察法和极 化曲线法研究了缓蚀 剂浓度、 溶 液的 pH 值、 Cl - 、 Ca2+ 和温 度等诸因素 对 XM 101 磷系缓蚀剂缓蚀效果的影响。结果发现 : 当 XM -101 浓 度为 75mg/ L , 溶液的 pH 值为 7. 15 时 , XM 101 对自来水中碳钢的缓蚀率接近 100% 。 主题词 缓蚀剂 自来水 碳钢 腐蚀 抑制
钢的缓蚀 率下降 为 96. 22% , 试 样经 720h 失重 试 验, 表观良好。 当溶液的 pH 值提高至 8. 16 时 , XM 101 对 Q 235 钢的缓蚀率降至 90. 98% 。 试样经 720h 失重试验 , 其边缘有锈迹出现。 上述事实说明溶液的 pH 值是 影响 XM-101 缓蚀效 果的重要因素之一。 溶液的 pH 值以控制在 6. 8 ～7. 3 为宜( 见表 2) 。 表 2 溶液 pH 值对 XM-101 缓蚀效果的影响
实验溶液 pH 值 6. 0 7. 15 8. 16 注 : 腐蚀率 - 1 m ・a 3. 470 0 8. 280 缓蚀率 % 96. 22 100 90. 98 溶 液的 pH 值 用 H 2 S O4 或
XM -101 浓 度 为 75m g / L ; N aO H 调整 ;
失重法试验周期为 720h。
means of weight loss, sur face observ atio n and polar izatio n curv es. Effect s o f inhibitor co ncentr ation, solutio n pH, Cl- , Ca2+ a nd temper atur e w ere studied. R esults ho wed that inhibitio n efficiency o f X M 101 o n car bo n steel in tap 100% 75 / 7. 15. w ater co uld appr ox imate w ith inhibit or co ncentr ation of mg L at pH
10
* * 国家城市供水水质监测网厦门监测站提供
1. 2 材料与试样 实验材料为 Q 235 钢。失重法和表面观察法试
* 福建省重点工业基金项目
式中 I o ——不加缓蚀剂的腐蚀电流 ( A)
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郭良生等 : 各种因素对 X M -101 磷系缓蚀剂缓蚀效果的影响
I c ——加给定缓蚀剂的腐蚀电流 ( A)