地源热泵系统中黄铜和钛的腐蚀与防护研究

发布时间：2018-02-12 06:15

  本文关键词： 地源热泵 HAI77-2黄铜 TAl钛 缓蚀剂 自组装膜　出处：《中国海洋大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：地源热泵具有应用广泛、成本低、高效、环境污染小等优点,主要有土壤源和地下水源两种。土壤源热泵采用封闭的地埋管,通过换热器与土壤交换能量；而地下水源热泵直接提取地下水,通过换热器进行热量传递。滨海地区地下咸水的矿化度较高,对热泵系统中金属换热器的腐蚀破坏性强,容易造成换热板片穿孔失效等,因此地源热泵系统中金属的腐蚀与防护已成为近年来的研究热点。本研究选用HA177-2黄铜和TA1钛两种热泵系统常用的金属材料为研究对象,通过分别向水溶液中添加NaCl、Na2SO4、NaHCO3来模拟滨海区的地下咸水,采用失重法、电化学测试方法和化学分析方法研究地下水主要阴离子之间的相互作用对两种金属材料的腐蚀规律,并通过添加缓蚀剂或采用自组装膜技术来提高两种金属的耐蚀性,为热泵系统中金属材料的防腐提供理论参考。主要结论如下：(1)模拟地下咸水主要阴离子对金属腐蚀规律的研究针对滨海地下咸水高盐碱的特点,本研究主要以Cl-为中心,复配不同浓度的SO42-、HCO3-来测试地下水不同阴离子的相互作用对两种金属腐蚀规律的影响。研究发现,HA177-2黄铜和TA1钛的自腐蚀电流密度均随着Cl-浓度的增大而增大,黄铜的失重和脱锌程度明显增大,耐蚀性下降。SO42-与Cl-体系中,高浓度的SO42-浓度对黄铜钝化膜有破坏作用,当5O42-小于1g/L时,SO42-与Cl-的竞争吸附作用抑制了Cl-对HA177-2黄铜钝化膜的破坏,而5042-对TA1钛的腐蚀规律则呈现相反的趋势。HCO3-与Cl-体系中,HC03-浓度小于0.5g/L时,其浓度的增大对黄铜钝化膜有破坏作用,而高浓度时反而抑制了Cl-对黄铜的腐蚀作用。钛的耐蚀性较强,在研究的HCO3-浓度范围内没有出现拐点。Cl-,SO42-,HCO3-三种阴离子共存时,其离子间的协同作用减缓了HA177-2黄铜的腐蚀,反而加速了TA1钛的腐蚀。此外,随着温度的升高,HA177-2黄铜和TA1钛的自腐蚀电流密度均呈现升高的趋势,说明温度的升高降低了腐蚀反应的活化能,使金属的耐蚀性下降。(2)苯并三氮唑(BTA)对金属的缓蚀规律研究针对封闭的土壤源热泵系统,通过添加苯并三氮唑缓蚀剂达到防腐的目的。采用失重法、电化学测试方法和化学分析研究了BTA浓度及复合缓蚀剂对HA177-2黄铜的缓蚀规律,结果表明,BTA浓度的增大,使HA177-2黄铜的自腐蚀电流密度迅速降低,失重和脱锌程度明显得到缓解,且在BTA浓度为200 mg/L时达到最低。在此浓度下,随着温度的升高,BTA对金属的缓蚀率下降。向BTA中加入防冻液乙二醇之后,减缓了HA177-2黄铜的腐蚀速率。采用常用的空调缓蚀剂为复合缓蚀剂发现,复合缓蚀剂对HA177-2黄铜的缓蚀作用比单独使用BTA时效果更好,说明空调缓蚀剂同样适用于复杂的地下水环境。(3)植酸自组装膜对金属的缓蚀规律研究针对开放的地下水源热泵系统,通过自组装膜技术达到缓蚀的目的。本文系统研究了植酸自组装膜在两种金属表面的最佳自组装条件,包括组装液浓度及组装时间对植酸自组装膜缓蚀效率的影响。研究表明,随着自组装时间和植酸浓度的增大,两种金属的耐蚀性均呈现先升高后下降的趋势。将植酸与不同浓度的钼酸钠进行复配发现,HA177-2黄铜表面自组装膜的缓蚀率得到进一步提高,且当钼酸钠浓度为250 mg/L时,缓蚀率达到最高。HA177-2黄铜的失重和脱锌系数分析表明了植酸与钼酸钠之间的复配有效地缓解了金属的腐蚀。而对于TA1钛来说,植酸与钼酸钠的复配对TA1钛没有缓蚀作用。
[Abstract]:In this paper , the corrosion law of metal in coastal zone is studied by adding NaCl , Na2SO4 and NaHCO3 into aqueous solution . The corrosion inhibition of HA177 - 2 brass was studied by weight loss method , electrochemical test method and chemical analysis . The corrosion rate of HA177 - 2 brass decreased rapidly . The corrosion inhibition rate of HA177 - 2 brass decreased with increasing temperature .

【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU83

【参考文献】

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本文编号：1504968