本發(fā)明涉及鋁腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速研究鋁在除鹽水中腐蝕的方法。

背景技術(shù)：

由于純鋁具有良好的導(dǎo)熱性，因而應(yīng)用于傳統(tǒng)的海勒式間接空冷機(jī)組以及SCAL型空冷機(jī)組的冷卻部件(散熱器)中。目前，關(guān)于純鋁在凝結(jié)水中的腐蝕研究甚少，對(duì)于這種含鋁系統(tǒng)的水化學(xué)工況沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，從凝結(jié)水運(yùn)行條件出發(fā)，協(xié)同考慮pH值、溶解氧含量、凝結(jié)水溫度等，通過單因素掛片試驗(yàn)，研究鋁在除鹽水中腐蝕的影響因素及其作用規(guī)律，尋求含鋁空冷機(jī)組的最佳凝結(jié)水水化學(xué)工況，是很有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種快速研究鋁在除鹽水中腐蝕的方法，可用于指導(dǎo)研究鋁在除鹽水中腐蝕的影響因素及其作用規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)含鋁空冷機(jī)組凝結(jié)水水化學(xué)工況的設(shè)計(jì)。

本發(fā)明思路如下：

要開展鋁在除鹽水中腐蝕的影響因素及其作用規(guī)律的研究，必須先確定如何評(píng)價(jià)鋁在不同條件除鹽水中腐蝕的差異。評(píng)價(jià)金屬腐蝕的差異，主要以質(zhì)量表示腐蝕速度來評(píng)價(jià)，即把腐蝕耗損的金屬質(zhì)量計(jì)算成單位時(shí)間內(nèi)單位表面金屬質(zhì)量的變化值。失重量是腐蝕前金屬與清除腐蝕產(chǎn)物后金屬的質(zhì)量差，增重量是腐蝕后帶有腐蝕產(chǎn)物的金屬和腐蝕前金屬的質(zhì)量差。對(duì)碳鋼而言，由于其腐蝕較明顯，且腐蝕產(chǎn)物較易去除，所以一般采用失重法評(píng)價(jià)碳鋼腐蝕性能。對(duì)金屬銅而言，由于其腐蝕前后質(zhì)量變化不明顯，但其掛片溶液中脫落的氧化物卻具有一定規(guī)律，因此，銅腐蝕性能主要通過測(cè)定掛片溶液中銅離子含量來評(píng)價(jià)。

由于除鹽水中鋁表面形成的氧化膜不易去除，因此可采用增重法來評(píng)價(jià)其腐蝕速度，本發(fā)明中增重量包括①鋁試片掛片后增加的質(zhì)量(后文簡稱為“鋁試片增重”)、②掛片過程中脫落、溶解到掛片溶液中的鋁(后文簡稱為“掛片溶液中鋁量”)和③擦洗鋁試片過程中轉(zhuǎn)移到脫脂棉花和無水乙醇中的鋁(后文簡稱為“擦洗轉(zhuǎn)移鋁量”)。這里的“掛片”指將鋁試片懸掛于掛片溶液中。掛片時(shí)間短時(shí)，鋁試片在各種條件除鹽水中的增重量都不大、差異不明顯；掛片時(shí)間長時(shí)，除鹽水的水質(zhì)條件會(huì)發(fā)生變化，特別是 pH值變化明顯，這樣得到的試驗(yàn)結(jié)果已不是鋁試片在給定條件除鹽水中的腐蝕結(jié)果，而且耗時(shí)長，不能做到快速評(píng)價(jià)。因此，研究鋁在除鹽水中腐蝕的影響因素及其作用規(guī)律時(shí)，除了要協(xié)同考慮pH值、溶解氧含量、凝結(jié)水溫度等因素，最重要的是確定最佳掛片時(shí)間，以快速評(píng)價(jià)鋁在不同條件除鹽水中腐蝕的差異。

本發(fā)明通過一系列掛片試驗(yàn)來確定最佳掛片時(shí)間。首先，預(yù)設(shè)一系列掛片時(shí)間。然后，采用金相砂紙對(duì)鋁試片進(jìn)行打磨，用無水乙醇擦洗后干燥，記錄此時(shí)鋁試片質(zhì)量m₀。接著，將鋁試片分別懸掛于不同水質(zhì)條件的掛片溶液中，掛片溶液即除鹽水。最后，取出達(dá)到預(yù)設(shè)掛片時(shí)間的鋁試片，經(jīng)擦洗干燥后，記錄此時(shí)鋁試片質(zhì)量m₁；同時(shí)，采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁量和擦洗轉(zhuǎn)移鋁量。試驗(yàn)結(jié)果表明鋁試片增重較明顯，擦洗轉(zhuǎn)移鋁量幾乎為零，可忽略不計(jì)，原因是鋁試片表面氧化膜不易通過擦洗去除。掛片溶液中鋁量，超出可忽略的誤差范圍，所以必須考慮。即只考慮上述增重量中的鋁試片增重和掛片溶液中鋁量。

通過綜合考慮pH值變化幅度盡可能小、鋁試片增重明顯、掛片時(shí)間盡可能少三項(xiàng)原則，通過分析鋁試片增重、掛片溶液中鋁量、pH值隨掛片時(shí)間的變化趨勢(shì)，確定最佳掛片時(shí)間。基于最佳掛片時(shí)間，在不同水質(zhì)條件的掛片溶液中進(jìn)行掛片試驗(yàn)，可獲得各水質(zhì)因素對(duì)鋁腐蝕的影響規(guī)律。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一、一種快速研究鋁在除鹽水中腐蝕的方法，包括步驟：

步驟1，確定最佳掛片時(shí)間，本步驟具體為：

1.1將鋁試片懸掛于不同水質(zhì)條件的恒溫掛片溶液中，獲得不同掛片時(shí)間下鋁試片增重和掛片溶液中鋁量；不同水質(zhì)條件通過改變掛片溶液的至少一種水質(zhì)因素獲得，水質(zhì)因素包括溫度、pH值和溶解氧含量；掛片溶液即除鹽水；

1.2基于pH值變化幅度盡可能小、鋁試片增重明顯、掛片時(shí)間盡可能少三項(xiàng)原則，通過分析鋁試片增重、掛片溶液中鋁量、掛片溶液pH值隨掛片時(shí)間的變化，確定最佳掛片時(shí)間；具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)鋁試片增重、掛片溶液中鋁量、掛片溶液pH值隨掛片時(shí)間的變化，獲得掛片溶液pH值變化幅度大于第一預(yù)設(shè)值、且鋁試片增重大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)應(yīng)的掛片時(shí)間，從中選擇最小掛片時(shí)間作為最佳掛片時(shí)間；所述的掛片溶液pH值變化幅度即掛片溶液的當(dāng)前pH值和原始pH值的之差的絕對(duì)值，第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為設(shè)定；

步驟2，將鋁試片懸掛于不同水質(zhì)條件的恒溫掛片溶液中，獲得最佳掛片時(shí)間下鋁試片增重和掛片溶液中鋁量，從而得到各水質(zhì)因素對(duì)鋁試片增重和掛片溶液中鋁量的影響規(guī)律。

子步驟1.1進(jìn)一步包括：

(a)預(yù)設(shè)一系列掛片時(shí)間；

(b)依次打磨、清洗、干燥鋁試片，并記錄鋁試片質(zhì)量m₀；

(c)將鋁試片懸掛于恒溫的掛片溶液中，達(dá)到預(yù)設(shè)掛片時(shí)間時(shí)取出鋁試片，然后進(jìn)行如下測(cè)量：

依次擦洗、干燥鋁試片，并記錄鋁試片質(zhì)量m₁，鋁試片質(zhì)量m₁和m₀之差即鋁試片增重；采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁量；測(cè)量掛片溶液的pH值。

步驟1和步驟2中掛片溶液的溫度在30～80℃內(nèi)選擇。

步驟1和步驟2中掛片溶液的初始pH值在6～10內(nèi)選擇。

步驟2進(jìn)一步包括：

2.1改變一水質(zhì)因素值，固定其他水質(zhì)因素值，獲得一系列不同水質(zhì)條件的掛片溶液；

2.2依次打磨、清洗、干燥鋁試片，并記錄鋁試片質(zhì)量m₀；

2.3將鋁試片懸掛于恒溫掛片溶液中，達(dá)到最佳掛片時(shí)間時(shí)取出鋁試片，依次擦洗、干燥鋁試片，并記錄鋁試片質(zhì)量m₁；

2.4鋁試片質(zhì)量m₁和m₀之差即鋁試片增重，采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁量；

2.5獲得不同水質(zhì)條件下的鋁試片增重和掛片溶液中鋁量，分析得到改變的水質(zhì)因素對(duì)鋁腐蝕的影響規(guī)律。

二、一種含鋁空冷機(jī)組凝結(jié)水水化學(xué)工況的設(shè)計(jì)方法，采用權(quán)利要求1獲得的各水質(zhì)因素對(duì)鋁試片增重和掛片溶液中鋁量的影響規(guī)律指導(dǎo)凝結(jié)水水化學(xué)工況的設(shè)計(jì)。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、采用常規(guī)儀器即可實(shí)時(shí)，操作方便。

2、試驗(yàn)時(shí)間短，可準(zhǔn)確快速的獲得除鹽水水質(zhì)因素對(duì)鋁腐蝕的影響規(guī)律，可用于指導(dǎo)含鋁空冷機(jī)組的凝結(jié)水水化學(xué)工況的設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1～2為實(shí)施例1獲得的鋁試片增重隨預(yù)設(shè)掛片時(shí)間的變化關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。

實(shí)施例1

本實(shí)施例為掛片時(shí)間確定的具體實(shí)施方式。

(1)預(yù)設(shè)一系列掛片時(shí)間：0.25h、0.5h、1h、2h、4h、8h、25h、48h、73h、168h。

(2)采用金相砂紙由粗到細(xì)依次打磨鋁試片至800目，鋁試片尺寸為50mm×25mm×2mm，用無水乙醇擦洗后晾干，置于干燥器中備用。記錄此時(shí)鋁試片重量m₀。

(3)將不同鋁試片分別懸掛于不同水質(zhì)條件的300mL掛片溶液中，保持掛片溶液恒溫。掛片溶液溫度設(shè)為50℃，pH值分別為6.0、7.0、7.5、8.5、9.5，掛片溶液pH值可采用氨水調(diào)節(jié)。

(4)取出達(dá)到預(yù)設(shè)掛片時(shí)間的鋁試片，用無水乙醇擦洗，濾紙擦干，置于干燥器干燥后稱重，記為m₁。采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁含量。

根據(jù)上述掛片試驗(yàn)獲得不同pH值下增重量與預(yù)設(shè)掛片時(shí)間的關(guān)系，見圖1～2，圖中增重量為鋁試片增重。

由圖1～2可知，pH值相同時(shí)，掛片時(shí)間不超過4h時(shí)，隨著掛片時(shí)間延長，鋁腐蝕加重，主要體現(xiàn)在增重量隨著掛片時(shí)間延長而增加。4h后鋁的腐蝕速率減小，有趨于穩(wěn)定的傾向，沒有再隨時(shí)間變化的明顯規(guī)律。

此外，考慮到掛片溶液體積較小，并且很難做到絕對(duì)密封，隨著掛片時(shí)間延長，由于鋁試片腐蝕、CO₂進(jìn)入以及氨揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致pH變化顯著。表1為掛片溶液pH值隨掛片時(shí)間的變化，表中第一列表示掛片溶液原始pH值。

由表1可知，在各不同原始pH值條件下，掛片時(shí)間為1h時(shí)，掛片溶液pH值變化幅度較??；隨著掛片時(shí)間延長，pH值變化顯著。此外，掛片時(shí)間小于1h時(shí)，增重量較小，不利于比較，綜合考慮以上兩種因素，選定掛片時(shí)間為1h。

表1 掛片溶液pH值隨掛片時(shí)間的變化規(guī)律

實(shí)施例2

鋁在除鹽水中的腐蝕與掛片溶液溫度的關(guān)系

(1)取尺寸為50mm×25mm×2mm的鋁試片，采用金相砂紙由粗到細(xì)依次打磨至800目，用無水乙醇擦洗后晾干，置于干燥器中備用。

(2)將鋁試片精確稱重，記為m₀。然后懸掛于300mL掛片溶液中恒溫1h時(shí)間。取出鋁試片，用無水乙醇擦洗，濾紙擦干，置于干燥器干燥后取出稱重，記為m₁。計(jì)算差值Δm＝m₁-m₀，即鋁試片增重。

(3)采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁含量。

表2 不同溫度和pH值下鋁試片增重與掛片溶液中鋁量

表2為掛片溶液為50℃和60℃時(shí)，不同pH值下鋁試片增重和掛片溶液中鋁量。

由上表可知，50℃時(shí)，pH值為7.0或8.5，鋁試片增重約2.0mg，增重比較明顯。60℃時(shí)，pH為7.0或8.5，鋁試片增重約3.0mg左右，增重比較明顯。50℃或60℃時(shí)，掛片溶液中鋁離子量為0.010mg～0.035mg，含量較大。

實(shí)施例3

鋁在除鹽水中的腐蝕與pH值的關(guān)系

(1)取尺寸為50mm×25mm×2mm的鋁試片，采用金相砂紙由粗到細(xì)依次打磨至800目，用無水乙醇擦洗后晾干，置于干燥器中備用。

(2)取350mL掛片溶液，加入氨水調(diào)節(jié)其pH值，取其中50mL用來測(cè)定其電導(dǎo)率和pH值，剩余300mL用來掛片。所采用的氨水是將濃氨水和水按照1:1000的體積比稀釋獲得。

(3)將鋁試片精確稱重，記為m₀。然后懸掛于300mL掛片溶液中恒溫1h時(shí)間。取出鋁試片，用無水乙醇擦洗，濾紙擦干，置于干燥器干燥后取出稱重，記為m₁。計(jì)算差值Δm＝m₁-m₀，即鋁試片增重。

(4)采用分光光度法測(cè)定掛片溶液中鋁含量。

表3為掛片溶液50℃時(shí)，不同pH值下鋁試片增重和掛片溶液中鋁量。

表3 50℃時(shí)不同pH值下鋁試片增重與掛片溶液中鋁量

由表3可知，50℃時(shí)，不同pH值下，鋁試片增重均為2.0mg左右，掛片溶液中鋁離子量為0.01mg-0.10mg，含量較大。