再生水球墨铸铁管道水泥砂浆内衬部分剥落后腐蚀行为研究

发布时间：2020-08-13 21:38

【摘要】：再生水管网中金属管道和水泥砂浆内衬的腐蚀会导致管网漏损、影响输水水质,威胁供水管网的安全,不利于社会经济的可持续发展。但国内外对再生水管网水泥砂浆内衬及金属管道二者共同的腐蚀研究尚少,针对再生水的水质状况,研究再生水球墨铸铁管道水泥砂浆内衬部分剥落后的腐蚀行为,以期达到再生水管网腐蚀控制,对于保障再生水水质安全和管网安全运行具有重要的意义和价值。本研究旨在通过动态模拟装置研究再生水管道中球墨铸铁腐蚀与水泥砂浆的腐蚀行为及二者间可能存在的相互影响和联系。利用水质检测技术、电化学技术和SEM等形貌分析手段研究了基于流动体系下的模拟再生水管道中,不同程度内衬层剥落状态下球墨铸铁、水泥砂浆内衬、水三相界面处的腐蚀过程和腐蚀产物分布情况,以及水质受污染情况,探究其腐蚀规律。主要研究成果如下:(1)不同程度内衬层剥落状态下腐蚀进行情况不同、水质受污染情况存在差异。水泥砂浆内衬未剥落的试片对金属和水质保护效果最好,随着剥落程度的增加,腐蚀过程对水质的影响变严重。但在反应后期,随着金属铁腐蚀产物膜逐渐致密稳定,试片腐蚀对水质的影响有明显改善。(2)再生水管网中球墨铸铁管腐蚀与水泥砂浆腐蚀间是否存在明显联系与水泥砂浆内衬剥落程度有关。当水泥砂浆内衬大部分剥落时,二者界面处球墨铸铁金属腐蚀与水泥砂浆溶蚀间存在明显的协同促进作用。(3)水泥砂浆内衬局部剥落的试片中未发现明显的球墨铸铁管腐蚀与水泥砂浆的腐蚀间相互联系,其腐蚀电流密度总体呈下降趋势。局部裸露的球墨铸铁金属表面会较快地被逐渐致密的腐蚀产物膜所覆盖,与未剥落的水泥砂浆一起形成阻碍,抑制阳极进一步溶解,降低其腐蚀速率。(4)四种试片总体腐蚀速率大小顺序为:水泥砂浆内衬大部剥落的球墨铸铁试片水泥砂浆未涂覆球墨铸铁试片水泥砂浆内衬局部剥落的球墨铸铁试片水泥砂浆全覆盖的球墨铸铁试片。(5)水泥砂浆内衬未剥落的试片,其腐蚀电流密度很低且基本保持不变,扩散过程是腐蚀过程的控制步骤;水泥砂浆内衬局部剥落的试片腐蚀过程由电极表面形成的腐蚀产物膜控制向明显扩散控制转变;其余两种试片的腐蚀控制步骤均发生由电极表面形成的腐蚀产物膜控制向电荷转移过程控制的转变。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.33
【图文】：

铸铁材料,电化学腐蚀,腐蚀研究,球墨铸铁管

具有重要的意义和价值。水管网球墨铸铁管道腐蚀研究现状理研究内外对金属管道的腐蚀研究较多且较全面。管道内金属腐介质之间发生化学或电化学反应而引起的破坏。对于球墨前的腐蚀机理大多都是以自来水为电解质溶液进行的研究少。现有研究的球墨铸铁管道腐蚀类型主要为电化学腐蚀电化学腐蚀铁管道电化学腐蚀的主要腐蚀形式分为析氢腐蚀与吸氧的腐蚀原理具体如图 1-1 所示。

试片,涂覆,内衬,水泥砂浆

a b c d图 2-1 四种水泥砂浆内衬涂覆形式试片本实验所用球墨铸铁试片为江苏省扬州祥玮机械有限公司按照《冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件》（HG/T 3523-2008）生产的 I 型标准腐蚀试片，其尺寸为：长×宽×厚=（50.0±0.1）mm×（25.0±0.1）mm×（2.0±0.1）mm，挂孔（4.0±0.1）mm，其元素组成见表 2-3。球墨铸铁试片在准备过程中，需先用 200#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#的水磨砂纸逐级进行打磨，用抛光粉抛光；之后浸泡在丙酮中除去金属保存和切割过程中的油分，再用无水乙醇脱水，擦干；最后用干净的纸张包住，放在干燥器中备用。表 2-3 球墨铸铁试片化学元素组成元素 C Si Mn P S Fe质量百分数（%） 3.48 2.6 0.38 0.04 0.014 93.486

效果图,试片,效果,球墨铸铁

其元素组成见表 2-3。球墨铸铁试片在准备过程中，需先00#、800#、1000#、1200#、1500#的水磨砂纸逐级进行打磨，后浸泡在丙酮中除去金属保存和切割过程中的油分，再用无水后用干净的纸张包住，放在干燥器中备用。表 2-3 球墨铸铁试片化学元素组成元素 C Si Mn P S 分数（%） 3.48 2.6 0.38 0.04 0.014 所需四种试片制备具体步骤如下：球墨铸铁试片前处理使人工涂覆的水泥砂浆试片尽可能达到实际水泥砂浆内衬与程度，本实验先对球墨铸铁试片进行前处理，利用大连机床集金属雕铣机对球墨铸铁试片进行雕铣，雕铣效果如图 2-2 所示

【参考文献】