乙酸清洗劑對不銹鋼酒罐表面腐蝕性分析

黃梨華 張紓松

（湖北關(guān)公坊酒業(yè)股份有限公司，湖北 宜昌 443112）

乙酸清洗劑對不銹鋼酒罐表面腐蝕性分析

黃梨華 張紓松

（湖北關(guān)公坊酒業(yè)股份有限公司，湖北 宜昌 443112）

通過電化學(xué)阻抗方法和失重法測量304不銹鋼在50℃不同濃度乙酸溶液中的極化曲線和EIS曲線及腐蝕速率，并進(jìn)行現(xiàn)場清洗試驗(yàn)。結(jié)果表明：清洗劑中含6%乙酸綜合清洗效果較好，且對不銹鋼酒罐表面不會產(chǎn)生明顯腐蝕作用。

不銹鋼酒罐；乙酸；腐蝕

大型不銹鋼儲酒罐因自身金屬性能穩(wěn)定、外觀簡潔大方在白酒生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。儲酒罐按建設(shè)形式可分為室內(nèi)型和露天型。室內(nèi)型酒罐修建在大型倉庫中，酒罐外界環(huán)境穩(wěn)定，但建設(shè)成本高。露天型酒罐建設(shè)成本較室外型低，但容易受外界環(huán)境影響，特別是在夏季，因儲酒罐中基酒酒精含量高，在高溫天氣條件易引起爆炸，需采取冷卻降溫措施。目前露天型酒罐采用較多的冷卻方式是直接在酒罐表面噴水降溫。由于冷卻水硬度較高，加上沙塵附著，時(shí)間長會在表面形成棕褐色污垢，影響酒罐美觀。需要配制特殊不銹鋼清洗劑才能將其表面污垢清洗干凈。

不銹鋼酒罐表面乙酸清洗劑是由乙酸、緩蝕劑、滲透劑、金屬材料保護(hù)劑等配制而成的酸性清洗劑。緩蝕劑能和金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，溶解金屬表面氧化物；滲透劑能促進(jìn)水垢溶解及剝離；金屬表面保護(hù)劑對水中難溶鹽沉積產(chǎn)生阻垢，對不銹鋼具有陰極保護(hù)作用。使用酸性較強(qiáng)的無機(jī)酸（例如鹽酸）會對酒罐表面會產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕作用。乙酸屬于中等酸性強(qiáng)度的有機(jī)酸，對不銹鋼腐蝕性較小，被廣泛用于不銹鋼制品的除垢。本試驗(yàn)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對不銹鋼酒罐材質(zhì)304不銹鋼在除垢清洗劑主要腐蝕因子－乙酸進(jìn)行試驗(yàn)分析，可為不銹鋼酒罐清洗劑的改良及酒罐清洗工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

304不銹鋼：其化學(xué)成分為 C 0.014%、Mn 0.96%、Si 0.61%、P 0.015%、S 0.011%、Cr 17.12%、Ni 12.56%。

冰乙酸：AR級。

1.2 主要儀器

電化學(xué)測試系統(tǒng)：Princeton Applied Research 2273；

1.3 方法

1.3.1 材料預(yù)處理 材料加工成30mm×30mm×1mm不銹鋼片。用酚醛塑料高溫加壓封邊，樣品表面用金相砂紙打磨拋光，丙酮去脂，再用蒸餾水沖洗后放置24h，備用。

電解池采用三電極系統(tǒng)，工作電極為304不銹鋼，輔助電極為石墨，參比電極為飽和甘汞電極（SCE），輔助電極為Pt電極，電極外用聚四氟乙烯材料封裝；電解池用水浴鍋控制溫度在50℃。

1.3.2 腐蝕失重試驗(yàn) 將加工好的不銹鋼樣品稱重后放入50℃乙酸溶液中，濃度分別為100%，60%，30%，6%，3%，0.3%，時(shí)間為14×24h。試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)GB／T 16545——1996《金屬和合金的腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》中規(guī)定，采用化學(xué)方法清除腐蝕產(chǎn)物，具體配方：鹽酸500mL（ρ＝1.19g／mL），六次甲基四胺3.5g，蒸餾水500mL。

1.3.3 電化學(xué)試驗(yàn) 試驗(yàn)過程中極化曲線及電化學(xué)阻抗測量采用M273恒電位儀，測量掃描速度為0.166mV／s，掃描范圍為相對腐蝕電位－10～10mV（線性極化）；電化學(xué)阻抗譜測量頻率范圍為100kHz～10MHz，測量在腐蝕電位下進(jìn)行，交流正弦激勵信號幅值為5mV。測試條件：溫度控制在50 ℃，乙酸濃度分別為100%，60%，30%，6%，3%，0.3%。

1.3.4 現(xiàn)場清洗試驗(yàn) 在不銹鋼酒罐表面選取6塊1 000mm×1 000mm大小且布滿污垢雜質(zhì)的試驗(yàn)區(qū)，將配好的1 000mL不同濃度乙酸清洗液噴灑在試驗(yàn)區(qū)表面，10min后用清水噴淋沖洗。觀察清洗劑清洗效果。

2 結(jié)果和討論

2.1 腐蝕速率

通過浸泡腐蝕失重試驗(yàn)對不同濃度乙酸清洗劑作用下的304不銹鋼的平均腐蝕速率進(jìn)行評價(jià)，計(jì)算公式：

式中：

V—— 不銹鋼試樣的年腐蝕率，mm／y；

M1—— 試驗(yàn)前樣品重量，g；

M2—— 試驗(yàn)后樣品重量，g；

S—— 樣品暴露面積，mm2；

t—— 試驗(yàn)時(shí)間，d；

ρ—— 樣品的密度，g／mm3。

由表1可知，含水乙酸對不銹鋼腐蝕速率很低，無水乙酸對不銹鋼腐蝕速率較大。隨著濃度增大，清洗劑對304不銹鋼腐蝕速率呈增高趨勢。

表1 不同濃度乙酸浸泡中的304不銹鋼腐蝕率Table 1 Mass loss of 304stainless steels

2.2 線性極化曲線

不同濃度乙酸清洗劑浸泡下的304不銹鋼樣品極化曲線（圖1）顯示：在含水乙酸清洗劑的腐蝕過程大體相同，在溶液中基本上呈鈍化狀態(tài)。無水乙酸的腐蝕過程Rp值呈先降低后升高并趨于平穩(wěn)趨勢。這可能是在開始階段304不銹鋼表面所形成的自然氧化膜遭到破壞，基體金屬開始腐蝕；但隨后腐蝕產(chǎn)物在304不銹鋼表面不斷聚集，形成一層復(fù)合腐蝕，這層腐蝕膜隨腐蝕時(shí)間不斷增厚，最終達(dá)到一膜厚平衡值［1］。

圖1 不同乙酸濃度浸泡下304不銹鋼極化曲線Figure 1 Rpvalues to time in different concentrate HAc solution

2.3 電化學(xué)阻抗（EIS）

圖2是試樣浸泡在不同濃度乙酸清洗劑中的電化學(xué)阻抗譜圖。阻抗譜均由一個時(shí)間常數(shù)的容抗弧組成，表明304不銹鋼在不同濃度范圍內(nèi)鈍化膜均能保持穩(wěn)定的，無點(diǎn)蝕發(fā)生［2］。

圖2 不同濃度乙酸浸泡下304不銹鋼電化學(xué)阻抗譜Figure 2 EIS of 304stainless steal in HAc solution at different concentrate

2.4 現(xiàn)場清洗效果測試

由表2可知，乙酸清洗劑中乙酸濃度在6%時(shí)，清洗效果較好，且成本較低，適合大規(guī)模清洗不銹鋼酒罐。

表2 不同濃度乙酸清洗劑現(xiàn)場清洗效果 Table 2 Cleaning result of 304stainless steels at different concentrate

3 結(jié)論

（1）304不銹鋼在含水低濃度乙酸清洗劑中，不會產(chǎn)生明顯腐蝕狀況。

（2）乙酸清洗劑中乙酸濃度為6%時(shí)能達(dá)到預(yù)定清洗效果。濃度過高不僅成本增加，而且高濃度乙酸在高溫條件下對304不銹鋼有一定腐蝕性。

1 許進(jìn)，王海峰，王欣，等.酸性土壤中模擬硝酸型酸雨作用下X70鋼的腐蝕性行為［J］.中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2009，29（5）：376～381.

2 程學(xué)群，李曉剛，杜翠薇，等.316L不銹鋼在醋酸溶液中的鈍化膜電化學(xué)性質(zhì)［J］.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（9）：911～915.

Analysis of corrosion on the surface of alcohol stainless steel vessel in HAc agent

HUANG Li－h(huán)ua ZHANG Shu－song

（Hubei Guangongfang Co.Ltd，Yichang，Hubei443112，China）

By the immersion test and potentiodynamic cyclic polarization test on 304stainless steel at 50℃in different concentration HAc agent，the field test research result indicate that 6%HAc agent have the best effect and no corrosion on surface of alcohol stainless steel vessel.

alcohol stainless steel vessel；HAc agent；corrosion

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.04.034

黃梨華（1972－），男，湖北關(guān)公坊酒業(yè)股份有限公司高級工程師。E－mail：372476035＠qq.com

2011－04－05