Page 25 - 腐蚀与防护2024年第十一期
P. 25
第45卷 第11期 腐蚀与防护 Vol.45 No.11
2024年11月 CORROSION &PROTECTION November2024
DOI : 10.11973 / fs y fh240472
核电厂闭式冷却水系统中烯基胺乙基咪唑啉的
缓蚀性能
肖 艳 1 , 2 , 田朝晖 1 , 2 , 林根仙 1 , 2 , 王 琳 , 宋利君 1 , 2 , 孙 云 1 , 2
3
( 1. 苏州热工研究院有限公司, 苏州 215004 ; 2. 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心, 苏州 215004 ;
3. 生态环境部核与辐射安全中心, 北京 102445 )
摘 要:采用浸泡腐蚀试验、 电化学测试和表面分析等方法, 在模拟核电站闭式冷却水( CCW ) 系统工
况下, 研究了烯基胺乙基咪唑啉( IM ) 缓蚀剂对 CCW 系统关键材料20G 碳钢的缓蚀效果, 分析了其
缓蚀机理, 并通过热重分析考察了IM 在 CCW 系统环境中的热稳定性。结果表明: 当IM 质量分数
为30m gk g 时, 其对20G 碳钢的缓蚀率就可达到99%以上; 在除盐水中添加60m gk g IM 就可与
/
/
/
添加75m gk g 磷酸钠起到相同的缓蚀效果( 缓蚀率99.9%以上); 随着IM 含量增加, 20G 碳钢的自
腐蚀电位正移, 腐蚀电流密度减小; IM 分子在240 ℃左右开始发生分解, 到500 ℃基本分解完成。
IM 为阳极型缓蚀剂, 通过吸附在20G 碳钢表面形成保护膜缓解其腐蚀。
关键词:咪唑啉; 20G 碳钢; 闭式冷却水( CCW ); 缓蚀; 吸附
中图分类号: TG174 文献标志码: A 文章编号: 1005-748X ( 2024 ) 11-0017-06
核电厂的闭式冷却水( CCW ) 系统主要包括设 配方中添加了亚硝酸钠或甲基苯并三氮唑 , 或将缓
[ 5 ]
备冷却水、 冷冻水和常规岛闭路冷却水等, 主要作用 蚀剂更换成钼酸盐+亚硝酸盐+铜缓蚀剂、 氢氧化锂
是对核电厂各种热交换设备包括核安全相关设备进 +联氨的复合配方 [ 6-8 ] 。随着环保管控力度的提高,
行冷却。正常运行工况下, CCW 系统主要材料碳钢 低磷低氮低毒是 CCW 系统缓蚀剂的发展趋势 。
[ 9 ]
处于低温含氧水环境中, 有明显的腐蚀倾向, 若腐蚀 咪唑啉类缓蚀剂具有低毒性、 高缓蚀效率、 良好
失控可能导致设备提前失效; 腐蚀产物在换热器表 的热稳定性和环境友好等特性, 被广泛用于锅炉酸
面迁移沉积, 会影响热交换器的换热效率, 甚至堵塞 油田的水处理 [ 10-13 ] 。咪唑啉衍生物
洗和富含 CO 2
管道; 此外, 铜的腐蚀产物还会增加不锈钢换热管发 分子结构包括两部分: 亲水的含氮五元咪唑环和疏
生应力腐蚀破裂的风险。因此, 对 CCW 系统采取 水的长碳氢链( R1 ), 咪唑环上的侧链会影响缓蚀剂
有效的防腐蚀措施至关重要。 与金属表面分子的反应活性和结合强度 [ 14 ] , 碳链有
通常通过添加缓蚀剂来抑制 CCW 系统服役材
助于咪唑啉在金属表面吸附形成疏水膜。根据碳链
料的腐蚀过程, 缓蚀剂种类有阴极缓蚀剂、 阳极缓蚀
上含有的官能团类型, 可将咪唑啉衍生物分为季铵
剂、 成膜缓蚀剂、 联氨和 p H 控制剂等 [ 1-4 ] 。磷酸钠
盐型、 酰胺型、 油酸基羟乙基型和环烷基型。
( TSP ) 是一种常用的阳极缓蚀剂, 可在阳极区域形
作者采用腐蚀浸泡试验、 电化学测试和表面分
成一层保护性薄膜, 有效阻止金属氧化溶解。在国
析等方法, 研究了20G 碳钢在模拟核电站 CCW 系
内压水堆核电厂 CCW 系统中, 磷酸盐的质量分数
统工况下的腐蚀行为, 分析了烯基胺乙基咪唑啉缓
/ ,
通常控制在 150~300m gk g 远高于 GB8978-
蚀剂的缓蚀效果和缓蚀机理, 并与国内 CCW 系统
2002 《 污水综合排放标准》 规定的磷酸盐一级排放标 常用的磷酸钠缓蚀剂进行了对比; 同时开展了咪唑
准( ≤0.5m gk g 以磷元素计)。部分电厂在运行过
/ ,
啉在 CCW 系统环境中的热稳定性分析, 为咪唑啉
程中出现铁铜离子和悬浮物超标问题, 因此向缓蚀剂
在核电站 CCW 系统中的应用评估提供参考。
1 试 验
收稿日期: 2024-07-19
通信作者: 王琳( 1973- ), 正高级工程师, 硕士, 主要从事核动 1.1 试验材料
试验 材 料 为 核 级 20G 碳 钢, 其 化 学 成 分 见
力厂审评工作, 15210029909 , wan g lin2258@163.com
· 1 ·
7
