双相不锈钢在冷却水系统中的腐蚀行为与机理研究

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在冷却水系统中,换热器是使热量从热流体传递到冷流体的设备,它在化工、炼油、动力等许多工业领域得到了广泛的应用。在众多因素之中,微生物、结垢和腐蚀是影响冷却水换热器正常工作和寿命的三大重要危害,它会造成设备管道的穿孔和脆裂。本论文针对双相不锈钢耐腐蚀性的特点和冷却水换热器的重要性,选用双相不锈钢作为换热器的材料,通过电化学测试、扫描电镜观察、EDS分析和失重法等方法研究了冷却水系统中双相不锈钢在不同Cl-含量、不同微生物以及腐蚀性阴离子与微生物共同作用下的腐蚀行为与机理。为双相不锈钢在石化企业的现场推广应用提供理论依据与实验室的前期研究成果。研究表明:(1)2507双相不锈钢无论是在冷却水系统中的不同Cl-含量作用下、不同微生物作用下,还是在腐蚀性阴离子和微生物共同作用下腐蚀均属于轻度腐蚀,都表现出了良好的钝化性能和耐腐蚀性能。(2)通过扫描电镜观察和EDS分析表明2507双相不锈钢浸泡在冷却水模拟溶液中不同时间和在不同Cl-含量的冷却水模拟溶液中时,Cl-破坏了2507双相不锈钢表面钝化膜,是造成2507双相不锈钢发生点蚀的主要原因,腐蚀产物主要为铁的氧化物和硫化物;2507双相不锈钢浸泡在含有IOB冷却水模拟溶液中不同时间和在不同IOB含量的冷却水模拟溶液中时,IOB吸附在钢表面,其形成的生物膜和产生的代谢产物会在钢表面形成结瘤,导致结瘤底部和周围形成氧浓差电池,促使点蚀的发生,微生物膜内主要为铁的氧化物;2507双相不锈钢浸泡在含有SRB冷却水模拟溶液中不同时间和在不同SRB含量的冷却水模拟溶液中时,SRB吸附在钢表面,其代谢产物能够产生S2-,S2-能够与Fe2+反应生成高不溶性FeS沉淀可加速阳极反应,钢表面的钝化膜层腐蚀破坏程度增加,耐蚀性降低,腐蚀敏感性增加,微生物膜内主要为铁的硫化物;2507双相不锈钢浸泡在含有IOB+SRB冷却水模拟溶液中不同时间时,2507双相不锈钢表面上吸附的SRB与IOB以及它们的代谢产物和Cl-协同作用下使钝化膜的腐蚀损伤程度增加,腐蚀产物主要为铁的氧化物和铁的硫化物。(3)通过电化学分析表明2507双相不锈钢在冷却水模拟溶液中随浸泡时间的增加腐蚀倾向和腐蚀速率都是先增大后减小;2507双相不锈钢在冷却水模拟溶液中浸泡60d后随Cl-含量的增加,腐蚀倾向是先减小后增大再减小,腐蚀速率是先增大后减小;2507双相不锈钢在含有IOB的冷却水模拟溶液中腐蚀倾向随时间的增加先减小后增大再减小,而腐蚀速率随时间的增加先减小后增大再减小再增大;2507双相不锈钢在冷却水模拟溶液中浸泡30d后随IOB添加比例的增加,腐蚀倾向和腐蚀速率都是先增大后减小;2507双相不锈钢在含有SRB的冷却水模拟溶液中腐蚀倾向和腐蚀速率都是随时间的增加先增大后减小再增大再减小;2507双相不锈钢在冷却水模拟溶液中浸泡30d后随SRB添加比例的增加,腐蚀倾向和腐蚀速率都是先减小后增大;2507双相不锈钢在含有SRB+IOB的冷却水模拟溶液中的腐蚀倾向随时间的增加先逐渐增大后减小,而腐蚀速率随时间的增加先减小后增大再减小再增大。(4)2507双相不锈钢浸泡在含有Cl-、IOB、SRB和SRB+IOB的这四种冷却水模拟溶液中10d后的腐蚀倾向从小到大的排序是IOB <SRB+IOB<Cl-<SRB;而腐蚀速率从小到大的排序是IOB <Cl-<SRB+IOB <SRB。
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