多用酸洗缓蚀剂hdh

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1、第六届电厂化学年会会议论文集- 1 -多用酸洗缓蚀剂多用酸洗缓蚀剂 HDH-1HDH-1 的研究的研究张玉福 冯斌 许文 湖南省电力试验研究所（411102）邓世松 湖南省湘潭新电厂摘要 利用协同效应，以含硫合氮有机物及离子和非离子表面活性剂为主组分，设计得到的 HDH-1 缓蚀剂对多种锅炉钢在盐酸，柠檬酸等多种酸洗介质中缓蚀效率达 98%以上，该缓蚀剂与其他缓蚀剂相比，缓蚀性能和综合使用性能优良，具有很好的开发应用前景。1前言近年来，柠檬酸酸洗缓蚀剂为目前大型火力发电厂化学清洗中急需的一种专用缓蚀剂。 国内关于柠檬酸酸洗缓蚀剂已开展的研究工作推荐二邻苯硫脲和十二烷基二甲基苄基溴化 铵，N，N

2、-二羟乙基对甲苯胺等化合物。通常应用的有胺类、硫脲类、亚砜类、硫氰酸盐等， 黄原酸盐类也曾被采用，并收到较好的效果。陕西化工研究院利用吡唑酮药物副产物 FAA 胶体等制成 SH-405 柠檬酸酸洗缓蚀剂，经济性好，但性能不够稳定，保质期较短。国内常 用的 Lan-826 缓蚀剂存放后出现沉淀现象，缓蚀效率下降，且毒性相对较高，LD50（小鼠 口服）：1130mg/kg。 盐酸对铁氧化物溶解能力较强，酸洗后表面状态良好，无残留物，对金属的氢脆敏感 性小。价格相对便宜，操作简单安全。因而在电力大型锅炉清洗中得到广泛应用。目前盐 酸酸洗常用底缓蚀剂 IS-129 缓蚀效率较高，但有时泡沫较多，严重时

3、还会影响酸洗进程。 为了满足生产急需，我们开展了新型盐酸、柠檬酸多用酸洗缓蚀剂的实验研究。 生产现场对缓蚀剂的要求为： （1） 缓蚀剂来源容易。 （2） 加入少量即可起缓蚀作用，腐蚀速率低于 3g/(m2h)，并不会产生针状点蚀或扩 大加深原始的腐蚀斑痕 （3） 清洗试片光亮，不残留有害薄膜，无明显镀铜现象。 （4） 溶垢能力强，不会在 65内分解、变质，耐长期存放。 （5） 废液无恶臭，毒性低，符合排放标准。 上述条件和指标是我们研制新型缓蚀剂的出发点和基本依据。2试验方法缓蚀剂缓蚀性能平定采用锅炉钢试片，在参照现场使用条件下用经典静态腐蚀失重法 进行。将材料切割成 35103试片，用砂纸逐

4、级打磨至 400 目、除盐水洗涤、丙 酮除油他、置于干燥器中。将三块平行试片挂在盛介质的玻璃杯中，浸入测试温度下的恒 温水浴中，达到规定时间后洗掉腐蚀产物，用除盐水及丙酮清洗后吹干称重。 盐酸溶液介质中的试验条件为：5%盐酸（CP.36%） ，温度：50，酸洗时间：5h，材质： 20A、BHW-35。柠檬酸溶液介质为 3%柠檬酸，以氨调 Ph3.5，操作温度 80，其余条件同 前。3结果与讨论3.1 盐酸中的缓蚀性能试验 三种钢材在 5%HCl 溶液中的腐蚀速率和添加 0.3%HDH-1 缓蚀剂的缓蚀效果列于表 1。未 加缓蚀剂的三种钢材的表面状况均呈乌黑切有点蚀；添加 0.3%HDH-1 缓

5、蚀剂后，试片表面 光亮，缓蚀效率高于 97.2%。5%HCl 溶液中添加不同量的 HDH-1 缓蚀剂的缓蚀效果示于表 2 和图 1。不难看出，随着缓蚀剂用量的增加，三种材料的腐蚀速率都呈下降趋势。HDH-1 缓第六届电厂化学年会会议论文集- 2 -蚀剂浓度在 0.3%时，三者的腐蚀速率都小于 0.4g/(m2h),达到优秀缓蚀剂的标准。综合 成本方面的考虑，实际使用中的缓蚀剂浓度取 0.3%即可。 表 1 不同材料在 5%HCl+0.3%HDH-1 中的腐蚀速率材质缓蚀剂Kg/(m2h )Ke(/y)表面状况空白86.7897.19-表面乌黑、点蚀20AHDH-10.37090.415499.

6、57均匀腐蚀、表面光亮空白8.789.83-表面乌黑、点蚀SA-299HDH-10.24040.269297.26均匀腐蚀、表面光亮空白12.7914.32-表面乌黑、点蚀BHW-35HDH-10.24140.270498.11均匀腐蚀、表面光亮0.80.7 20A0.6 SA-2990.5 BHW-35 度 0.4速 0.3蚀 0. 2腐 0.100.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0.50% 浓度 图 1 5%HCl 添加不同浓度 HDH-1 缓蚀剂下的腐蚀速率 由上可知，加入 0.1%HDH-1 缓蚀剂，即可使腐蚀速率降至 0.8g/(m2h)以下。假如量 增加，缓蚀效率提高

7、，但变化不大。0.5%添加量下，腐蚀速率在 0.2g/(m2h)以内。三种 材质在加入 0.5%HDH-1 缓蚀剂时的腐蚀速率及缓蚀效率参见表 2。随着盐酸浓度增加，腐 蚀速率呈上升趋势，即使在 10%盐酸溶液中，其腐蚀速率仍小于 0.45 g/(m2h)，而缓蚀 效率稳定在 97.2%以上。表明 HDH-1 缓蚀剂对盐酸体系有较高的缓蚀作用。 温度对 5%HCl 及在添加 0.5%HDH-1 缓蚀剂后三种材质的腐蚀速率的影响示于表 3。随着 温度上升，未加缓蚀剂体系中的腐蚀速率大大加快，而该缓蚀剂在 4070下的缓蚀性能 良好。在现场酸洗常采用的 50条件下，三种钢材的腐蚀速率均在 0.2

8、g/(m2h)以内。 表 2 三种钢材在添加 0.5%HDH-1 的不同浓度 HCL 中的腐蚀速率和缓蚀效率材料腐蚀速率及缓蚀效率3%HCl4%HCl5%HCl6%HCl10%HCl 无缓蚀剂45.522152.879186.779190.6541115.031 2 有缓蚀剂0.12430.17120.20660.27910.347420A缓蚀率(%)99.7399.6899.7699.6999.70 无缓蚀剂6.86367.94758.778811.967513.9486 有缓蚀剂0.00880.01790.13140.18470.3780SA-299缓蚀率(%)99.8799.7798.5

9、098.4697.29 无缓蚀剂7.21818.15628.778812.792114.9660BHW-35 有缓蚀剂0.12680.15800.13140.18100.2850第六届电厂化学年会会议论文集- 3 -缓蚀率(%)98.2499.7798.0698.5698.101.2 20A 1.0 SA-299 0.8 BHW-35 0.6 0.4 0.2 0.040 50 60 70 温度() 图 2 三种材质在不同温度下的 0.5%HDH-1+5%HCl 溶液中的腐蚀速率 表 3 三种材质在不同温度下的 5%HCl 溶液中的腐蚀速率g/(m2h)材质4050607020A58.91328

10、6.7791100.2431106.6383SA-2994.24868.778814.731518.7441BHW-359.954812.792114.643125.9241 为考虑酸洗时间对钢材腐蚀的影响，做了三种钢材在 5% HCl 中 2h 到 10h 的腐蚀速 率测定，结果列于表 4。随着时间延长，腐蚀速率呈下降趋势。10h 后，大致在 0.2 g/(m2h)以内，其最高腐蚀速率亦小于 0.25 g/(m2h)。表明缓蚀效率随时间呈上升趋势， 缓蚀剂的吸附更加完全。 表 4 酸洗时间对腐蚀速率的影响(5%HCl+0.5%HDH-1，温度 50) g/(m2h)材质2h3h5h6h7h2

11、0A0.24160.23910.23070.21010.2015SA-2990.17870.17220.14730.14620.1363BHW-350.23830.21790.19620.18510.1822 在酸洗过程中，由于铁氧化物不断溶解，体系中 Fe3+类从都持续上升，为考察 Fe3+浓 度对腐蚀速率及缓蚀效率的影响，下面给出了常见酸洗工艺条件下 Fe3+存在时三种材质的 腐蚀速率(表 5)。不难看出，即使在 Fe3+浓度高达 800mg/L，三种钢材的腐蚀速率均小于 1.15 g/(m2h)，而 Fe3+为 500 mg/L 时，其腐蚀速率均低于 0.65 g/(m2h)。在实际酸洗

12、 中，Fe3+通常在 200 mg/L300 mg/L，因此 HDH-1 缓蚀剂可以满足现场需要。当 Fe3+浓度 达到 1000 mg/L 时，缓蚀性能下降。建议使用该缓蚀剂时的最高 Fe3+浓度为 800 mg/L。 表 5 不同 Fe3+浓度对钢材腐蚀速率的影响 (5%HCl+0.5%HDH-1，温度 50)材料Fe3+浓度 mg/L2005008001000 无缓蚀剂g/(m2h)7.980411.736813.093914.0741有缓蚀剂g/(m2h)0.24600.41990.70060.937520A缓蚀率96.9296.4293.6593.34 无缓蚀剂g/(m2h)1.85

13、523.98967.593110.2897有缓蚀剂g/(m2h)0.23340.46500.86111.2718SA-299缓蚀率87.9677.3477.6687.64腐蚀速度(g/m2h)第六届电厂化学年会会议论文集- 4 -无缓蚀剂g/(m2h)5.75666.23336.97928.4701有缓蚀剂g/(m2h)0.56380.62091.13871.5603BHW-35缓蚀率90.2190.0483.6881.58 表 6 给出了 HDH-1、IS-129、Lan-826 三种缓蚀剂在加入 0.3%浓度条件下对 5%HCl、50下的缓蚀效率。三种缓蚀剂对 20A 的缓蚀效率都大于 9

14、9%，但 HDH-1 对 SA- 299、BHW-35 合金钢的缓蚀效率保持在 97.2%以上，而 IS-129、Lan-826 的缓蚀效率下降明 显。表 6 三种材质在不同缓蚀剂、5%HCl、50下的腐蚀速率g/(m2h)空白0.3%IS-1290.3%Lan-8260.3%HDH-1材质腐蚀速率腐蚀速率腐蚀速率腐蚀速率腐蚀速率腐蚀速率腐蚀速率20A86.77910.523199.400.852999.020.370999.57SA-2998.77880.504694.250.240497.260.240497.26BHW-3512.79210.546995.580.832896.490.3

15、12397.56 3.2 柠檬酸溶液介质 三种材质在 80、柠檬酸中添加 0.3%HDH-1 缓蚀剂后的腐蚀速率将表 7。由表可知， 加入 0.3%HDH-1 缓蚀剂后的腐蚀速率显著下降，缓蚀效率在 97.6%以上。表 8 给出了不同 HDH-1 浓度对三种材质腐蚀速率及缓蚀效率的影响，对 20A 在 0.1%缓蚀剂时的缓蚀效率最 高，三者在 0.1%HDH-1 浓度下的缓蚀效率均高于 98.10%，说明该缓蚀剂对柠檬酸的缓蚀性 能较好。Fe3+浓度对三种材质在柠檬酸添加缓蚀剂后的腐蚀速率驻缓蚀效率示于表 9。从中 可以看出，HDH-1 缓蚀剂能满足实际生产的需要。HDH-1、IS-129、Lan-826 缓蚀剂在加入 0.3%浓度条件下对三种钢材在 3%柠檬酸、80下的腐蚀速率示于表 10。IS-129 对三种钢 材的缓蚀效果较差，HDH-1 和 Lan-826 的缓蚀效率较高，而 HDH-1 对三种钢材的缓蚀效果 略优于 Lan-826。 表 7 不同材质在 3%柠檬酸+|0.3%HDH-1 中的腐蚀速率材质缓蚀剂Kg/(m2h) Ke(mm/y)表面状况空白15.475317.3260-表面乌黑 20A