三種金屬材料在生活污水中的耐腐蝕性能及緩蝕劑研究

安洋，褚文瑋，趙婧

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

三種金屬材料在生活污水中的耐腐蝕性能及緩蝕劑研究

安洋，褚文瑋，趙婧

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

本文研究了20號(hào)碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼三種金屬材料在模擬生活污水中的腐蝕情況。通過(guò)浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，利用失重法得到三種金屬材料在靜態(tài)腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率，分析出適合于生活污水系統(tǒng)的金屬材料。同時(shí)，選擇兩種典型的常見(jiàn)緩蝕劑對(duì)于該環(huán)境下金屬的緩蝕作用進(jìn)行了研究，給出了在不更換腐蝕金屬管道的情況下，應(yīng)用緩蝕劑方法解決金屬管道腐蝕問(wèn)題的思路。

金屬；生活污水；腐蝕；緩蝕劑

生活污水水質(zhì)復(fù)雜，通常含有大量無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、微生物，對(duì)于金屬管道腐蝕嚴(yán)重［1，2］，近年來(lái)，人居住房用水管道堵塞與金屬管道腐蝕問(wèn)題不無(wú)關(guān)聯(lián)，一些住房已更換PVC管道，而對(duì)于大型生活污水處理廠一般采用金屬管道。一些污水處理管道由于長(zhǎng)年浸泡在污水中已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)比三種不同金屬在模擬生活污水中的腐蝕現(xiàn)象研究，分析了適用于生活污水系統(tǒng)的金屬管道材料。同時(shí)，考慮到一些生活污水系統(tǒng)中的金屬管道出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，以往的解決方法是直接更換腐蝕管道，這可能造成大的工程問(wèn)題，而在某些領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的緩蝕劑方法有可能解決這一問(wèn)題，因此，筆者研究了兩種不同類型緩蝕劑在此環(huán)境中對(duì)常用于生活污水系統(tǒng)中的鍍鋅鋼材料的緩蝕作用，試圖為這一方法提供思路。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與水質(zhì)

試驗(yàn)金屬材料：本試驗(yàn)采用購(gòu)買(mǎi)的20#碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼金屬掛片，長(zhǎng)5cm，寬2.5cm，厚0.2cm。

水質(zhì)：經(jīng)過(guò)對(duì)研究的生活污水的水質(zhì)分析，試驗(yàn)采用模擬的生活污水，模擬水水質(zhì)各參數(shù)如表1所示。

表1 生活污水水質(zhì)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)方法

采用失重法，分別將20#碳鋼、鍍鋅鋼、304不銹鋼金屬掛片半浸在模擬生活污水中，定期更換新的污水，常溫下觀察腐蝕形貌，并定期取出，去除掉表面腐蝕產(chǎn)物后稱重。

2 結(jié)果與討論

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間浸泡，三種金屬腐蝕情況差異明顯，如圖1所示。

圖1 三種金屬在生活污水中的失重曲線

由圖1中可見(jiàn)，三種金屬在生活污水中的腐蝕速率不同，20#碳鋼隨浸泡時(shí)間的增加失重持續(xù)增大，且速率增大，腐蝕速率最大。鍍鋅鋼腐蝕在短時(shí)間的浸泡中（實(shí)驗(yàn)中為前40d）表面幾乎沒(méi)有變化，而隨浸泡時(shí)間的增加，慢慢開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕，而后加快。不銹鋼在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中未產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

三種金屬腐蝕現(xiàn)象的不同是因?yàn)樘间摫旧聿痪邆淇垢g性能，很容易被介質(zhì)腐蝕，而鍍鋅鋼表面的鍍鋅層在一定程度上可以起到抗腐蝕作用，但當(dāng)金屬長(zhǎng)期在介質(zhì)中浸泡，金屬基體表面的缺陷可能在某一次自修復(fù)過(guò)程中未能完成修復(fù)，而這些缺陷的存在就成為腐蝕的中心。不銹鋼的自鈍化性有效地使金屬基本免于腐蝕。經(jīng)過(guò)觀察可以看到碳鋼的腐蝕發(fā)生在整個(gè)金屬表面，而鍍鋅鋼的腐蝕發(fā)生在表面的某些局部區(qū)域，并未漫延到整個(gè)金屬表面。這也正說(shuō)明了鍍鋅鋼表面鍍鋅層的抗腐蝕作用。

為研究緩解金屬腐蝕的方法，選取生活污水中腐蝕性能居中的鍍鋅鋼作為研究對(duì)象，我們分別以一種液態(tài)有機(jī)含磷藥劑A和一種強(qiáng)氧化性無(wú)機(jī)緩蝕劑B加入到生活污水中，并觀察金屬腐蝕情況。A加入量為原水量的1%，B加入量為10mmol/L。藥劑A加入這樣的水質(zhì)后經(jīng)過(guò)短短十幾天鍍鋅鋼表面已經(jīng)出現(xiàn)明顯的腐蝕，這說(shuō)明這種藥劑使得水質(zhì)里某些成分發(fā)生了變化，加速了鍍鋅鋼的腐蝕反應(yīng)；而藥劑B加入后連續(xù)測(cè)量鍍鋅鋼金屬片質(zhì)量無(wú)明顯變化，說(shuō)明其有明顯緩蝕效果，如圖2所示。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，兩種藥劑對(duì)生活污水中的微生物均有抑制作用，但對(duì)腐蝕的影響卻相反，說(shuō)明微生物對(duì)金屬腐蝕的影響還不明確，需要進(jìn)一步研究。而藥劑A因自身呈弱酸性，對(duì)鍍鋅鋼表面鋅保護(hù)層有破壞作用，因而不但沒(méi)有起到緩解腐蝕的作用，反而加速了腐蝕的發(fā)生；而藥劑B因自身的強(qiáng)氧化特性，可迅速修復(fù)被腐蝕的金屬表面，而起到了很好的緩蝕作用。

圖2 藥劑A和B對(duì)鍍鋅鋼腐蝕影響曲線

3 結(jié)論

3.1 碳鋼與鍍鋅鋼長(zhǎng)期浸泡在生活污水中均會(huì)產(chǎn)生腐蝕，而碳鋼腐蝕面積更大，屬于全面腐蝕，腐蝕過(guò)程中金屬損失也較大；而鍍鋅鋼由于表面抗腐蝕鍍層的存在，沒(méi)有發(fā)生全面腐蝕，而發(fā)生局部腐蝕，金屬損失較少，但長(zhǎng)期這種腐蝕的危害性會(huì)更大。不銹鋼在生活污水中耐腐蝕性能很好，幾乎不發(fā)生腐蝕。

3.2 有文獻(xiàn)［3］表明細(xì)菌的存在可能是導(dǎo)致金屬在生活污水中腐蝕的重要因素，但從本次實(shí)驗(yàn)研究中未得出相關(guān)結(jié)果，因此具體腐蝕機(jī)理有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.3 通過(guò)對(duì)鍍鋅鋼在分別添加了藥劑A和藥劑B的生活污水中的腐蝕實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)緩蝕劑A不但不能起到緩蝕作用，反而加速了金屬的腐蝕，而緩蝕劑B對(duì)其有明顯的緩蝕作用，說(shuō)明強(qiáng)氧化性緩蝕劑對(duì)其具有一定的緩蝕作用。

［1］馬建旗.城市污水處理廠鋼制設(shè)備的腐蝕與防護(hù)［J］.材料保護(hù). 2006（2）.39（2）:63-64.

［2］陳朝暉.生活污水對(duì)城市排水管道的腐蝕作用研究［J］.工程力學(xué)（增刊）2003:467-469.

［3］韓靜云.污水中好氧菌對(duì)混凝土排污管管壁腐蝕的研究［J］.混凝土與水泥制品.2001（6）.（3）:23-25.

The research of corrosion resistance and inhibitor of three kinds of metal in domestic sewage

AN Yang，CHU Wen-wei，ZHAO Jing
（Tianjin Bohai Vocational Technical college，Tianjin 300402）

This paper studies the corrosion state of 20#carbon steel，Galvanized Steel and 304 stainless steel in simulated domestic sewage.The corrosion rate of the metals are obtained by immersion test，used weight loss method，and the inhibition of two kinds of inhibitors A and B are researched.

metal；domestic sewage；corrosion；inhibitor

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.05.004

TU503

A

1008-1267（2016）05-0010-02

2016-04-09