国家电投集团珠海横琴热电有限公司1 广东省珠海市 519000
台山核电合营有限公司2 广东省江门市台山市 529200
摘要：海水循环冷却系统是水资源利用的重要工艺，在该工艺运行过程中，金属腐蚀的问题是影响工艺设备和工艺运行效率的重要问题，因此探索科学高效的防腐技术成为提高海水循环冷却系统运行安全和运行效率的重要工作内容。本文围绕腐蚀电化学技术在该系统中的应用议题进行了探讨，分别从线性极化、弱极化、强极化、电化学阻抗谱四个方面进行了论述，供相关人士参考。
关键词：腐蚀问题、电化学技术、海水冷却、循环冷却系统
1引言
近年来，随着我国水资源利用技术的快速发展，海水循环冷却项目也向着产业化和规模化的方向发展。由于海水含盐量高、成分复杂，因此相对于淡水来说，对金属材质的设备腐蚀更加严重。这一问题是海水循环冷却系统应用过程中的突出问题。为了尽可能减少金属设备腐蚀问题，采用电化学技术是业内人士的进行防腐的重要技术手段。为此，针对腐蚀电化学技术进行分析和研究是十分重要且必要的。
2线性极化技术
线性极化技术是利用腐蚀电位附近极化电位与极化电流之间的线性关系来得到金属腐蚀的速率。当极化值在较小范围内，极化曲线以线性的形式呈现，因此可以采用线性的方法来获得该极化区域内的极化测量结果，然后得到线性极化电阻。该技术方法不仅反应灵敏，而且极化值范围较小，得到的电流密度也较小，对于电极系统的干扰和影响较小，能够连续在线监测腐蚀速度的变化情况。在实际应用中，可以将腐蚀电流密度和线性极化电阻视为反比关系，从而得到海水循环冷却系统中金属设备的腐蚀情况。为了提高线性极化电阻测量的准确性，应考虑到腐蚀点位可能发生漂移的情况，因此在测量方式上多采用双向极化的测量方式，确保实际测量的准确度。
3弱极化技术
弱极化技术是利用极化曲线上的弱极化区存在电位与电流之间的关系计算得到金属腐蚀速度。弱极化区的极化值通常在20~70V范围内。测量的具体方法是根据极化曲线方程计算出腐蚀电流在利用模拟软件得到腐蚀电流和塔菲尔系数。还可以使用巴那特三点法或巴那特四点法，对金属腐蚀电极的阳极极化和阴极极化分别进行测量，然后计算出腐蚀电流密度，再计算出阳极反应和阴极反应的塔菲尔斜率。需要注意的是，测量过程中需要足够的时间来等待极化方向彻底转化，如果极化方向转化没有彻底，则腐蚀电位就不能恢复到原点数值，直接影响到测量结果的准确性。弱极化技术既可以单独应用，还可以和线性极化技术结合应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在海水循环冷却系统的腐蚀测量中，两种方法的结合表现出更强的技术优势，如阴极和阳极测量对称性强，腐蚀电位测量的过程对腐蚀电流密度的影响更小。另外，采用弱极化腐蚀速度测定方法能够反映金属局部腐蚀的情况，可以对海水循环冷却系统的工艺条件及工艺效果进行客观评价。
4强极化技术
强极化技术是先得到金属在电解质溶液中的极化曲线，然后再通过将极化曲线外推得到金属腐蚀速度。当极化值达到100mV时，极化腐蚀速度的测定值反应的是其中一个极化反应的信息，如果传质过程足够快，极化值和电流密度值之间有规律性关系，借助这一规律性关系可以得到极化值为零时对应的腐蚀速度。该腐蚀速度测定技术因数值反应的是一个极化反应的信息，因此得到的极化曲线能够更加准确地反映出某一个电极反应过程及特征信息。实际应用中，工作人员需要注意以下问题。一是极化电流密度与腐蚀电流密度之间差值较大，会导致电极表面溶液与腐蚀电位溶液不同；二是如果金属腐蚀反应电极中的阳极溶解速度较大时，电极表面也会出现相应较大的变化。三是当极化电流密度较大时，实验误差会相对较大，这是由于工作电极和参比电极之间的电阻压力差较大引发的。在海水循环冷却系统中，金属腐蚀情况的检测通常是根据强极化区域电极表面发生不同的状态变化，在这种情况下更有利于得到差异化信号，从而进行电化学反应的研究。比如在海水循环冷却系统缓蚀剂的研究中，缓蚀剂阳极脱附需要在强极化条件下进行测量，从阳极极化曲线上可以明显看出极化电流急速增大的区段，这对于证明缓蚀剂阳极脱附有显而易见的作用。此外，强极化腐蚀速度测定技术还可以应用在金属钝化反应中，针对易钝化的金属材料进行局部腐蚀问题研究。
5电化学阻抗谱技术
电化学阻抗谱技术是通过施加频率不同的周期性的交流电波，然后对交流电位和电流密度进行测量，通过计算二者的比值，即电化学系统的阻抗值谱观察该值与交流电波的变化情况，进而通过这些变化来分析金属材料腐蚀机理。电化学阻抗谱有两种测量形式，一种是Nyquist形式，一种是Bode形式。前者是基于抽样的原理，为了模数转换信号呈现的可靠性和准确性，模拟交流电波需要进行定期抽样。不同的交流电波具有不同的信号能量，而不同的信号能量于不同的频率对应，通常信号能量会在某一频率集中，模拟交流电波的信号最高频率决定该信号能量的带宽，在其他因素不变的情况下，频率越高，信号带越宽。Bode形式是基于系统频率响应的原理，通过电脑软件进行绘制。借助Bode图可以得到不同交流电波情况下电化学系统的变化情况或趋势，而且可以对电化学系统的稳定性进行判断。在实际应用中，电化学阻抗谱测量必须依托不同频率的电波，因此电波易受到其他设备的干扰，为了提高检测结果的准确性，可将电化学系统进行整体屏蔽。另外，电化学阻抗谱技术也可以应用于海水循环冷却系统缓蚀剂的研究中，如果缓蚀效率较高，则金属电极测得的阻抗谱通常表现出两个时间常数。如果缓蚀剂覆盖效应较广，则金属电极测定的阻抗谱通常为一个时间常数。
6结语
综上所述，腐蚀电化学技术在海水循环冷却系统中的应用有多种技术类型，通过各种技术的应用，更好地对系统中金属材质腐蚀问题进行检测，从而为研究海水循环冷却系统腐蚀机理制定有效的腐蚀防护措施提供重要的信息支持。
参考文献
[1]弱极化腐蚀监测技术在海水循环冷却中的应用，王维珍，侯纯扬，武杰，《腐蚀科学与防护技术》，2012（05）
[2]海水循环冷却技术研究，杨文忠，尹晓爽，刘瑛，等，《工业用水与废水》，2016（05）
[3]我国海水冷却技术应用研究，尹建华，李亚红，《海洋开发与管理》，2017（12）
论文作者:沈璐1 陈伟忠2
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：电化学论文; 技术论文; 海水论文; 测量论文; 电流论文; 电极论文; 金属论文; 《科技新时代》2019年10期论文;