鈦管蒸發(fā)器在酸性溶液中的防腐防垢

邸萬山

摘 要：該文采用陽極鈍化法對鈦管蒸發(fā)器表面進行鈍化，研究了溶液在不同酸度、端電壓、鈍化時間下對鈍化膜形成的影響。試驗結(jié)果表明，溶液酸度[H+]≤4 mol/L，鈦管保持端電壓在2.0～2.5 V，鈍化時間在30 h以上，鈦管表面可以形成完整鈍化膜，可實現(xiàn)在酸性溶液中連續(xù)蒸發(fā)。鈍化后的鈦管表面光滑，通電時鈦管表面存在電離層，不產(chǎn)生污垢，達到了防腐蝕、防結(jié)垢的目的。

關(guān)鍵詞：鈍化 鈦管蒸發(fā)器 酸性溶液 端電壓 防腐蝕 防結(jié)垢

中圖分類號：TQ051.62 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0012-02

化工生產(chǎn)中，由于金屬導(dǎo)熱性好、熱效率高。因此，常用金屬管（如銅管、鈦管等）通入導(dǎo)熱油作為蒸發(fā)器蒸發(fā)溶劑，降低生產(chǎn)成本[1]。但是，在蒸發(fā)酸性溶液時，金屬管蒸發(fā)器在高溫、酸性溶液中容易被腐蝕形成“沙眼”，導(dǎo)致金屬管蒸發(fā)器被擊穿漏油，使金屬管蒸發(fā)器報廢影響生產(chǎn)，增加生產(chǎn)成本。同時，長時間蒸發(fā)會在蒸發(fā)器表面形成堅固的污垢。污垢導(dǎo)熱性差，使蒸發(fā)器熱效率降低。而且這種污垢堅硬難以處理，不僅使蒸發(fā)不能連續(xù)進行，而且影響蒸發(fā)器使用壽命[2]。目前常用的防腐蝕方法：一是保護緩蝕劑法；二是電化學(xué)保護法[4]。這些方法雖然能夠一定程度上起到防腐蝕作用，但防腐蝕效果不理想。同時不能防止結(jié)垢。

該文采用陽極鈍化法對鈦管進行鈍化。鈍化處理后，在鈦管表面形成致密鈍化膜，阻止鈦管與酸的反應(yīng)。而且鈦管鈍化膜表面光滑防止污垢的形成。鈍化膜與基體的結(jié)合力強，使金屬的耐腐蝕性得到極大改善，能有效阻止污垢的形成。起到防腐蝕、防結(jié)垢的作用。

1 材料和方法

1.1 儀器、材料

鈦管：工業(yè)鈦管蒸發(fā)器所用鈦管。其余化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純試劑；鈦管的預(yù)處理：首先用280#、400#、600#水砂紙逐級打磨。然后用丙酮、無水乙醇沖洗、最后用蒸餾水超聲清洗后干燥備用；低壓直流電源；酸性硫酸鋁試液。

1.2 實驗方法

將低壓直流電源正極與鈦管連接作為陽極，負極與不銹鋼片連接作為陰極。將鈦管、不銹鋼片置于盛有酸性硫酸鋁溶液中構(gòu)成閉合電路。在不同酸度、端電壓、時間下鈍化鈦管。通電后當(dāng)電流無明顯變化時表明鈦管表面鈍化完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度對鈦管鈍化的影響

如圖1所示，通電后，銀白色鈦管表面的金屬光澤逐漸消失，銀白色表面逐漸呈灰白色。處理后的鈦管表面形成了一層灰白色的鈍化膜，部分地方的表面呈淬藍色。用渦流測厚儀測得鈍化膜的厚度。結(jié)果表明，隨著溶液酸度的增加，鈍化膜的厚度逐漸減小。當(dāng)溶液[H+]≥4 mol/L時，其鈍化膜的厚度約為15 μm。因此，在使用鈦管蒸發(fā)器蒸發(fā)溶液時，溶液的酸度不宜過高，應(yīng)控制在[H+]≤4 mol/L。

2.2 端電壓對鈦管鈍化的影響

如圖2所示，隨著端電壓的升高，鈍化膜的厚度逐漸增加，而且鈍化時間減少。當(dāng)鈍化膜的厚度達到28μm后增加緩慢。當(dāng)端電壓高于2.5 V時溶液中的水分解加快。因此，在使用鈦管蒸發(fā)器蒸發(fā)溶液時，端電壓應(yīng)控制在2.5 V以下。

2.3 通電時間對鈦管鈍化的影響

對鈦管進行不同鈍化時間后陽極產(chǎn)物的EDX能譜分析。由表1可以看出，隨著鈍化時間的增加，陽極產(chǎn)物氧含量逐漸升高。當(dāng)反應(yīng)時間為10 h后，產(chǎn)物中氧鈦的原子比已達到1∶1，較未鈍化前氧含量增高。當(dāng)反應(yīng)時間為30 h后，產(chǎn)物中氧鈦的原子比已達到2∶1，鈦管被氧化完全。

3 結(jié)語

綜合上述試驗結(jié)果，鈦管保持鈦管端電壓2.0～2.5 V，溶液酸度為[H+]≤4 mol/L，溶液溫度t<150 ℃，鈍化時間在30 h以上，鈦管表面可以形成完整鈍化膜?？捎糜谡舭l(fā)酸性溶液。由于鈦管表面鈍化膜光滑，并且表面存在電離層，不產(chǎn)生污垢，達到了防腐蝕、防結(jié)垢的目的。

參考文獻

[1] 何毅，徐中浩，陳航宇，等.金屬材料防腐技術(shù)的研究進展[J].應(yīng)用化工，2013，42（11）：2065-2071.

[2] 田淑嫻，段行知.酸性條件下國內(nèi)外用管情況及金屬防腐分析[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2011（1）：44-45.

[3] 張建路.金屬防腐及應(yīng)用[J].表面技術(shù)，1999，28（5）：38-40.

[4] 龍晉明，郭忠誠，樊愛民，等.犧牲陽極材料及其在金屬防腐工程中的應(yīng)用[J].云南冶金，2002，31（3）：142-148.

[5] 張洪生，楊曉蕾，陳熹.植酸在金屬防護中的應(yīng)用[J].腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，2002，14（4）238-243.

[6] 王世娟，胡瑾，楊曉東.常溫清潔鋅鈣系磷化液的研制[J].實驗室研究與探索，2012，31（5）：63-65.

[7] 李艷賓，陳澤民，王健為，等.鋼鐵件磷化處理液的研究[J].電鍍與環(huán)保，2012，32（3）：33-35.

[8] 李遠利，雍歧衛(wèi)，劉志.管道防腐涂層新發(fā)展[J].涂料工業(yè)，2007，37（2）：55-57.