研 究 石 油 化工Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ＆Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 腐ｉｎ Ｐｅｔ蚀ｒｏｃｈｅｍｉ与 防护 ｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２ ０ １ ２，２ ９（３） ・８ ・ 循环冷却水系统冷却器腐蚀速率的测定方法 李林洁 （中国石油抚顺石化分公司，辽宁抚顺１１３００１） 摘要：测定冷却器管束平均年腐蚀速率的方法有静态挂片质量损失法、旋转挂片质量损失法 和动态模拟质量损失法等许多种，但是无论哪种方法都是以一段时间内的管束腐蚀速率数据为基 础，从而推算出冷却器管束平均年腐蚀速率。由于钢铁在水中短时间内腐蚀速率较高而后随着时 间的推移则逐渐趋于平缓，导致推算出来的平均年腐蚀速率产生较大误差。介绍一种循环冷却水 系统钢材平均年腐蚀速率的测定方法，通过几年的现场放置挂片试验，并与实验室内旋转腐蚀测 试仪测试结果对比证明，此方法简单可行，适合现场测试。 关键词：循环冷却水系中图分类号：ＴＥ９８６ 腐蚀率测定方法 文章编号：１００７一Ｏ１５Ｘ（２０１２）０３—０００８—０３ 文献标识码：Ａ 腐蚀速率常用的测定方法有电化学测定法、 的真实腐蚀速率。同时也不能用铁丝绑试片，这样 会因铁丝与试片的材料不同而产生原电池腐蚀，使 电阻法、质量损失法和容量法等。其中电化学测 定法又分为极化曲线法和线性极化法。在诸多腐 蚀测定方法中，对于炼油厂循环冷却水系统水质 稳定剂缓蚀速率的评定，通常采用质量损失法。 得测得的腐蚀速率出现偏差，因此要采用绝缘材 料。经过一段时间后取出试片，经处理后称质量， 即可称得试片的平均年腐蚀速率。这种方法虽然 比较简单，但是ｉ贝４得的腐蚀速率往往与实际有较大 的差异。这是因为钢铁的腐蚀是一个十分复杂的 介绍了一种测定年腐蚀速率的新方法，与现场数 据相比比较吻合。 １质量损失法 化学和电化学反应的结果，它不仅与反应时间长短 有关，同时也与水中溶解氧含量、二氧化碳含量、水 质量损失法是评定金属腐蚀速率的一种经典 方法。根据金属腐蚀的原理可知，金属被腐蚀的过 程就是金属阳极溶解的过程，因此，金属被腐蚀的 的流速、以及水温等密切相关，详见图１～图４。 结果是金属质量损失，当然金属表面的腐蚀产物必 须清除干净，否则不是质量损失而是质量增加。把 金属在单位面积上和单位时间内失去的质量作为 评定金属腐蚀速率的一个指标，此法即称为质量损 失法。用质量损失法测定腐蚀速率，通常又采用三 ｆ日 皇 吕 料 慰 龌 种不同的测定方式：①静态挂片质量损失法。② 旋转挂片质量损失法。③动态模拟质量损失法。 １．１静态挂片质量损失法 将金属试片悬挂在静止的水溶液中，称取腐蚀 后的金属试片质量损失，然后用公式计算出金属试 片的腐蚀速率。通常做法是选择与换热器传热管 材料相同的试片，经处理称质量后，每两片为一组， ｑｂ（ＣＯ２）／（ｍＬ・Ｌ ） 图１水中ＣＯ 含量对碳钢腐蚀速率的影响 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｃ０２ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ 收稿日期：２０１２一Ｏ１—１２；修改稿收到日期：２０１２—０５—０７。 用木杆悬挂在循环冷却水系统凉水塔的集水池内。 作者简介：李林洁（１９６１一），工程师，１９９０年毕业于辽宁石 试片在水池中的位置要适中，不能太低，否则容易 油化工大学，现在中国石油抚顺石化分公司石油三厂技术发 ｍａｉｌ：ｌｌｊｌ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｎ．ｃｎ。 被水池中的黏泥覆盖，使测得的速率往往不是试片 展部工作。Ｅ—第３期 李林洁．循环冷却水系统冷却器腐蚀速率的测定方法 ・９・ 图１表明水中二氧化碳含量越高碳钢的腐蚀 速率就越高；图２表明水中氧含量增高时碳钢的 腐蚀速率增高、但当氧含量达到临界点时碳钢的 腐蚀速率反而随着氧含量的增高而下降；图３表 明在密闭体系中碳钢的腐蚀速率是随着水温的升 高不断增高的，而在开放体系中碳钢的腐蚀速率 开始是随着水温的升高而增高的，但当水温超过 ８０℃时腐蚀速率反而下降；图４表明水的流速对 碳钢腐蚀速度的影响是起伏不定的。 ２５４ 淄 爱 艇１２７ Ｏ ２ ４ ６ １Ｏ １５ ２０ ２５ 币（溶解氧）／（ｍＬ・Ｌ ） 图２蒸馏水中溶解氧含量对碳钢腐蚀速率的影响 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｃａｒｈｏｎ ｓｔｅｅｌ ￡－、 １日 鲁 斟 题 蝗 图３水温对碳钢腐蚀的影响 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ 昌 斛 诞 流速／（ｍ・Ｓ Ｉ１ 图４淡水流速对碳钢腐蚀的影响 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｓｐｅｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ 而静态挂片质量损失法恰恰无法模拟这一 点，首先，静态法试片表面水的流速和温度与换热 器内不一样；其次，循环水经凉水塔后相当于一次 曝气过程，落入水池后水中溶解氧含量大于换热 器中水的溶解氧，而二氧化碳含量又小于换热器 中的，这就使得测出的腐蚀速率出现偏差。 １．２旋转挂片质量损失法 为了尽量减少因水温、水的流速、以及水中溶 解氧和二氧化碳含量对腐蚀速率的影响，采用了 旋转挂片质量损失法进行实验。试验设备为 ８２００型旋转腐蚀试验仪。该仪器具有以下优点： （１）用调压器控制试片转速，可以实现无级调速； （２）仪器配有转数显示仪，便于实验时控制转数； （３）仪器配有供气泵，实验时可以连续不断地往 水中通氧，维持水中溶解氧的含量；（４）仪器有８ 个试验烧杯，可以同时挂ｌ６个试片进行平行试 验；（５）仪器有自动电加热恒温系统。实验时可 以利用该仪器的这些优点，全面地模拟现场情况， 但是，经过多次的实验后发现测出的腐蚀速率仍 然有一定的偏差。这是因为，当试片在烧杯中高 速旋转时，由于试片带动杯中的水也随着试片一 起转动起来，使得试片表面与水的相对速度已经 不是计算时的数值了。另外由于实验时间一般是 选择７２ ｈ，据资料介绍试片在前７２ ｈ是腐蚀高 峰，而后则趋于平稳。所以这样测出的腐蚀速率 往往偏大。 １．３动态模拟质量损失法 该法是建一个小型循环冷却系统，并配有换 热器、小凉水塔等设备，通过对传热管的处理、清 洗、干燥、称质量，再经过计算即可获得传热管的 腐蚀速率。 ２循环冷却水系统冷却器平均年腐蚀速率的测定 ２．１ 三棱柱形试片架的制作 制作一些长４５０ ｍｍ、直角边２４０ ｍｍ的三棱 柱形试片架待用； ２．２试片的规格 ａ、７３ ｍｍ ｘ １２．７ ｍｍ ｘ １．６ Ｉｎｎ； ｂ、３０ １２ｑｍ×１５ ｍｌＴｌ×（１～３）ｍｍ（日本ＪＩＳ标 准挂片）； Ｃ、５０ ＩＴｌｍ Ｘ ３０ ｍＥ ｘ １ｍｍ（Ｆｔ本片山介绍）； ｄ、４，５０ ｍｍ×１ ＩＴｌｍ中心孔径７ｍｍ（日本栗田 介绍）； 第３期 余存烨．氮对不锈钢抗点腐蚀性能作用分析 ・２７・ 抗点腐蚀诱发的应力腐蚀开裂。其抗点腐蚀、缝 故较为经济。此外，还有３０４Ｎ和３１６Ｎ等。 隙腐蚀和抗应力腐蚀开裂性能均超过９０４Ｌ和 ２５４ＳＭＯ，其防腐蚀能力与最好的镍基合金相当， 参考文献 在某些方面可代替钛材。 ５．４含氮的一般奥氏体不锈钢 片田康行，八代仁．高窒素灭于、／ 叉鲴 耐食特性［Ｊ］． 氮是固溶强化元素，高含氮奥氏体不锈钢比 之岛 （日），２００９，１４（１０）：２２－２５． 不加氮的钢种屈服强度高得多。在低碳含量的不 大鸟贵之，羽原康裕，黑田光太郎．才一叉于－）－ 系灭于、／ Ｌ，叉钢省＝、ｙ９－，Ｌ，化［Ｊ］．戡 鲴（日）．２００６，９２（４）：１－６． 锈钢中添加少量氮主要是为弥补碳含量低造成的 肖纪美．不锈钢的金属学问题［Ｍ］．北京：冶金工业出版社， 强度下降。一般氮加入量约为０．１％一０．２％。 １９８３：５０． 这当然也提高了钢抗点腐蚀性能。这类钢种有 孙长庆．超级奥氏体不锈钢的发展与应用［Ｊ］．化工设备设 ３０４ＬＮ，３１６ＬＮ，３１７ＬＮ和９０４ＬＮ等。另有 计，１９９９，３６（６）：３８４４． ３１７ＬＭＮ是在３１７Ｌ基础上再加氮与钼，Ｍｏ和Ｎ 张德康．不锈钢局部腐蚀［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８２：３０． 齐达，李晶．节镍不锈钢的耐腐蚀性能比较［Ｊ］．腐蚀与防 的质量分数达４．２５％和０．１５％，Ｎ含量为 ｌ二ｌ ＿；寸 ］护２０１０，３１（１０）：７５６￣５９． ０．１５％，ＰＲＥ约为３４，抗腐蚀性能与强度均超过 孙长庆．双相不锈钢的发展、性能与应用（一）［Ｊ］．化工设 ３１７Ｌ钢。３１７ＬＭＮ从抗点腐蚀性能来看与９０４Ｌ 备设计，１９９８，３５（５）：４６－５１． （ＰＲＥ约为３５）差不多，但由于含Ｃｒ和Ｎｉ较低， （编辑寇岱清） Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｎｔｉ—－ｐｉｔｔｉｎｇ——ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｎ２ ｉｎ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｙｕ Ｃｕｎｙｅ （ＳＩＮＯＰＥＣ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００５４０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｍｎｏｒｍａｌｌｙ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃｌａ ｐｌａｎｔｓ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｅｖｅｒａｌ ｙｅａｒｓ，ａ ｈｉｇｈ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔｅｅｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｂｒｏａｄ，ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ’ｓ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｐｌａｃｅｓ ｓｏｍｅ ｎｉｃｋｅｌｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃａ１．Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔａｉｌｎｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ＡＳＴＭＣ４８，ｔｈｅ ｔｅｓｔｅｄ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＣＰＴ）ａｎｄ ｃｒｅｖｉｃｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＣＣＴ）ａｒｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ（ＰＲＥ）．Ｗｈｅｎ ＰＲＥ＝Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋１６～ ３０ Ｎ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｈａｓ ｐｌａｙｅｄ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅ１． ｈＴｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｉｌｎｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＨ４ ａｎｄ ｎｉｔｒａｔｅ ｒａｄｉｃａｌ ｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｌｍ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔｉａｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｒｅ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｃｒ ａｄ Ｍｏ ｈａｖｅ ａ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｉｍｐａｃｔ．Ｗ ａｎｄ Ｃｕ ｈａｖｅ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ．Ｍｎ，ｓｕｌｆｕｒ ａｎｄ Ｎｉ ｈａｖｅ ａ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ．Ｔｈｅ ｈｉ【ｇｈ—Ｎ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ２００ ｓｅｒｉｅｓ Ｍｎ—Ｎｉ—Ｎ ｓｔａｉｌｎｅｓｓ ｓｔｅｅ１．ｄｅｐｌｅｘ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｓｕｐｅｒ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｅ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅ１．ｅｔｅ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎ２，ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ，ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （上接第１０页） Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｃｏｏｌｅｒｓ ｉｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｉ Ｌｉｎｉｆｅ （ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｆｕｓｈｕｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆｕｓｈｕｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ３００ １） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｃｏｏｌｅｒ ｔｕｂｅｓ ａｒｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｕｐｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ｒｏｔａｒｙ ｃｏｕｐｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｕｐｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｅｔｃ．Ａｌｌ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｕｂｅｓ ｏｆ ａ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｏｌｅｒ ｔｕｂｅｓ．Ａｓ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｃｏｒｒｏｄｅ ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｈｏａ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｈｅｎ ｂｅｃｏｍｅｓ ｓｔｂａｌｅ ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ，ｔｈｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｉｓ ｈｉｇｈ．Ａ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｏｌｅｒｓ ｉｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｙｅａｒｓ’ｆｉｅｌｄ ｃｏｕｐｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｏｔａｒｙ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｆｏｒ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ，ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ
