TP304不锈钢在高Cl循环水中的应用研究

一１．１
Ｖ条件下阴极极化５ 表３
ｒａｉｎ。
不同硫酸根加量和浓缩倍率
条件下的２８种水样ｒ－ｉ）ｔ 图２
ＴＰ３０４在水样８—１４中的极化曲线
将２８种水样按照碱度分为４组，每组７个水 样，然后将每组的７个水样阳极极化曲线测试结果 绘制在同一个极化曲线图中，最终得到４组极化曲
图３
ＴＰ３０４在水样１５—２１中的极化曲线
ｅｖｅｎ
ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｈｌｏ－
ｒｉｄｅ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒｅａｃｈｅｄ ５００ｍｇ／Ｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｏｎ；ｓｕｌｆａｔｅ ｒａｄｉｃａｌ
收稿日期：２０１４—１０—１２ 作者简介：卓从浩（１９６９一），男，本科，工程师，从事化学技术监督与管理工作。
４．Ｂｌｕｅｓｔａｒ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）Ｃｈｅቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉｃａｌ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ）
ｗａｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ’Ｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
ｏｎ
ｌｉｍｉｔｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ＴＰ３０４ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ
参考文献
［１］鲍其鼐．氯离子与冷却水中的不锈钢腐蚀［Ｊ］．工业水 处理，２００７，２７（９）：１—６． ［２］杨武，顾浚祥，黎憔檠，等．金属的局部腐蚀［Ｍ］．北京： 化学工业出版社：１９９３，５—４０． ［３］曲秀华．３０４不锈钢在含氯离子循环冷却水腐蚀敏感性 的影响［Ｄ］．北京：北京化工大学，２００８：２２—２３．
与Ｐ（Ｃ１一）／ｐ（ｓｏｌ一）关系曲线
从图５中的关系曲线可以看出，当Ｐ（ｃｌ一）＝
４５０
ｍｇ／Ｌ时，ＴＰ３０４的点蚀电位随Ｐ（Ｃｌ一）／
Ｐ（ＳＯｉ一）降低而升高，与文献［３］一致，即ＳＯ］一的存 在能够明显抑制ｃｌ一的点蚀，Ｐ（ｃｌ一）和（ｓｏ；一）越
小，ＴＰ３０４不锈钢的耐蚀性能越强。
关于ｓｏｌ一对不锈钢的缓蚀机理，可用竞争吸附 学说来解释［４］。即在阳极极化电位下，ｓｏｌ一在
ｔｏ
ｂｌｅ
ａｐｐｌｙ ＴＰ３０ｄ ｉｎ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｄｄｉｎｇ
ｗａｔｅｒ
ｓｕｌｆｕｒｉｃ ｉｎ ｍａｋｅ—ｕｐ ｏｆ
ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ＴＰ３０４’Ｓ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ
・２１・
点蚀电位测定结果表明，随着循环水中ｓｏ：一质
量浓度的增加，ＴＰ３０４的耐点蚀性能逐渐提高。当
蚀性阴离子与侵蚀性阴离子的比例有关。在进行循 环冷却水处理方案设计时，只考虑循环水中的Ｃｌ一
ｓｏｌ一加人量为７２ ｍｇ／Ｌ时，循环水的浓缩倍率达到
５倍时，ＴＰ３０４仍没有点腐蚀倾向，表明提高循环水
浓度是不够的，还要考虑ｓｏｌ一等含氧酸根离子的浓
文献标识码：Ａ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＰ３０４ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｏｎｓ
ＺＨＵＯ Ｃｏｎｇｈａｏ １，ＧＥ Ｈｏｎｇｈｕａ２，ＬＩ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ
Ａｉｂｉｎ９３，删厶４
２０００９０，Ｃｈｉｎａ；
７２
ｍｇ／Ｌ、４８ ｍｇ／Ｌ、
ｍｇ／Ｌ和９６
ｍｇ／Ｌ。
按照表３中设定工况，取得电化学试验所需的
２８种水样，然后利用ＰＡＲＳＴＡＴ ２２７３电化学工作站
万方数据
清洗世界
第１２期
及相应的配套测试软件进行电化学测试，得出 ＴＰ３０４在不同碱度和浓缩倍率条件下的极化曲线和 点蚀电位。测定时采用三电极体系，以铂电极为辅 助电极，饱和甘汞电极为参比电极（文中电位均相对 于饱和甘汞电极），工作电极与参比电极之间用盐桥 连接，阳极极化速率为１ ｍＶ／ｓ，测试前工作电极在
补充水中本身就含有较多的ｓｏ：一，此外，为了提高
浓缩倍率和防止结垢，循环水采用加Ｈ：ＳＯ。处理，以 利于防止ＴＰ３０４不锈钢发生点蚀。为了确定ＴＰ３０４
江苏新海电厂２ ｘ３３０ＭＷ机组（１５号、１６号机
不锈钢不发生明显点腐蚀倾向的合适循环水浓缩倍 率，新海电厂委托上海电力学院进行了专项缓蚀阻
垢试验。
Ｘｉｎｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２２０２３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ
３．Ｊｉｎｉｎｇ Ｎｅｗ Ｇｒｅｎａｄａ Ｗａｔｅｒ Ｃｏ．，Ｊｉｎｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２７２４１５，Ｃｈｉｎａ；
２００ ｍｇ／Ｌ。
材导则》中规定的２００ ｍｇ／Ｌ的应用标准。 表２新海电厂汽轮机组补充的 蔷薇河水水质分析结果
项目
ｐＨ
结果
７．４６ ７６５
项目
结果
ｐ（ｓｏｌ一）／（ｍｇ・Ｌ。）９１．８３
ｐ（Ｐｑ＋）／（ｍｇ・Ｌ。１）０．４０３
ｐ（Ｃａ２＋）／（ｍｇ・Ｌ。）６０．７３ ｐ（Ｍ９２＋）／（ｍｇ・Ｌ一１、２１．８４
ｔｏ
ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｎｅ
ｔｏ
ｐｉｔｔｉｎｇ．Ｂｕｔ ｓｕｌｐｈａｔｅ ｉｏｎｓ ｃｏｕｌｄ ｒｅｐｌａｃｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ
ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ＴＰ３０４’Ｓ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ，ｔｈｕｓ ｃｏｕｌｄ ｉｎｈｉｂｉｔ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ ｏｆ ＴＰ３０４．Ｔｈｉｓ ｍａｄｅ ｉｔ ｐｏｓｓｉ－
度。如此才能得到更加符合实际的方案和结果，达 到兼顾防腐防垢与节水的目的。
中ｓｏ：一的质量浓度可以提高ＴＰ３０４不锈钢耐ｃｌ一
腐蚀的能力。
３
４应用效果
新海电厂从２０１２年１月开始，循环水采用加硫 酸和阻垢缓蚀剂联合处理，循环水的浓缩倍率基本 控制在（４～５）倍，ｃｌ一质量浓度约为（４５０—５５０）ｍｇ／
万方数据
线图如图１一所示。
图４
ＴＰ３０４在水样２２—２８中的极化曲线
根据图１—４的极化曲线，可以得到不同碱度、不
图１
ＴＰ３０４在水样１—７中的极化曲线
同浓缩倍率工况下的ＴＰ３０４点蚀电位如表４所示。
ｍＶ
表４不同ｓｏｌ一加入量、不同浓缩倍率工况下的ＴＰ３０４点蚀电位
万方数据
第３０卷
卓从浩等．ＴＰ３０４不锈钢在高ｃｌ一循环水中的应用研究
讨论
从表４数据可以得出ＴＰ３０４的点蚀电位和
Ｐ（ＣＩ一）／ｐ（ｓｏｌ一）的关系，如图５。
Ｌ，ｓｏ：一质量浓度约为（６５０～８００）ｍｇ／Ｌ。运行二年
多以来，凝汽器ＴＰ３０４不锈钢换热管没有发生过腐 蚀泄漏，抽管检查也没有发现不锈钢管内表面有明
＞ ｇ
丑
脚 爱 《
显的点蚀迹象。这表明只要采取合理的处理措施， ＴＰ３０４不锈钢也可以在氯离子质量浓度高于
２００
ｍｇ／Ｌ的循环冷却水中安全稳定运行。
５
ｐ（ｃ１一）／ｐ（ｓＯ：一）
结论
（１）循环水中的ｓｏ；一可以显著提高ＴＰ３０４不
图５
＂－３ Ｐ（ＣＩ一）＝４５０ ｍｇ／Ｌ时点蚀电位
锈钢耐ｃｌ一腐蚀的能力， （２）只要采取合理的循环水处理措施，ＴＰ３０４不 锈钢也可以在氯离子质量浓度高于２００ ｍｇ／Ｌ的循 环冷却水中安全稳定运行。
ｓｏ：一可以通过竞争吸附置换ＴＰ３０４钝化膜表面的ＣＩ一，从而抑制ＴＰ３０４的点蚀，使ＴＰ３０４在高
ｃｌ一循环水中的应用成为可能。试验结果表明，向补充水中添加硫酸降低碱度可以有效提高
ＴＰ３０４对ｃｌ一的限制值，而且Ｃ１一／ｓｏ：一越小，ＣＩ一的限制值就越高。循环冷却水采用加硫酸处理
可以使ＴＰ３０４不锈钢在ｃｌ一浓度达到５００ｍｇ／Ｌ时仍然能正常使用，而且没有明显的点腐蚀倾向。 关键词：不锈钢；防护技术；氯离子；硫酸根 中图分类号：ＴＭ６２１．８；ＴＧｌ７８
诚蛳窕
文章编号：１６７１—８９０９（２０１４）１２—００１８—０４
清洗 世界
Ｃｌｅａｎｉｎｇ
Ｗｏｒｌｄ
第３０卷第１２期 ２０１４年１２月
ＴＰ３０４不锈钢在高Ｃｌ一 循环水中的应用研究
卓从浩１，葛红花２，李爱兵３，林立４
（１．江苏新海发电有限公司，江苏连云港２２２０２３；２．上海电力学院，上海２０００９０； ３．济宁新格瑞水处理有限公司，山东济宁２７２４１５；４．蓝星（北京）化工机械有限公司，北京１００１７６） 摘要：ＴＰ３０４不锈钢对Ｃｌ一敏感，容易发生点腐蚀，限制了循环冷却水的运行浓缩倍率。但
电导影（曲・１２１１１‘１）
总碱度／（ｍｍｏｌ・Ｌ‘１）２．２５ ｃ（ｎｃｏ；）／（ｒ，瑚ｏｌ・Ｌ。）２．２５ Ｐ（Ｃ１一）／（ｍｇ・Ｌ一）
１１２
ｐ（ｓｏ；一）／（ｍｇ・Ｌ。１）９１．８３
根据文献报道心］，含氧阴离子对不锈钢均具有 表１不同温度条件下冷却水的
氯离子质量浓度限制值（ＴＰ３０４）
一定的缓蚀作用，部分阴离子缓蚀效果从大到小排 列顺序为：ＯＨ一＞Ｎｏ；＞Ａｅ一＞ｓ谚一＞ＣｌＯ，－。由于
ＧＢ
２
实验内容和结果
为了研究ＴＰ３０４不锈钢对循环水中Ｃｌ一浓度最
大容忍值，模拟循环冷却水运行工况，即通过加硫酸 和水质稳定剂降低循环水腐蚀结垢倾向，然后采用电 化学方法测定每一工况下的点蚀电位，根据点蚀电位 来确认Ｃｌ一浓度的上限值。试验中，分别将补充水碱 度调节到１．７５
ｍｍｏｌ／Ｌ、１．２５
５００５０－－９５（Ｉ业循环冷却水处理设计规范》建