地源熱泵系統(tǒng)中黃銅和鈦的腐蝕與防護(hù)研究.pdf

1、地源熱泵具有應(yīng)用廣泛、成本低、高效、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，主要有土壤源和地下水源兩種。土壤源熱泵采用封閉的地埋管，通過(guò)換熱器與土壤交換能量;而地下水源熱泵直接提取地下水，通過(guò)換熱器進(jìn)行熱量傳遞。濱海地區(qū)地下咸水的礦化度較高，對(duì)熱泵系統(tǒng)中金屬換熱器的腐蝕破壞性強(qiáng)，容易造成換熱板片穿孔失效等，因此地源熱泵系統(tǒng)中金屬的腐蝕與防護(hù)已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本研究選用HAl77-2黃銅和TA1鈦兩種熱泵系統(tǒng)常用的金屬材料為研究對(duì)象，通過(guò)分別向水溶液中添

2、加NaCl、Na2SO4、NaHCO3來(lái)模擬濱海區(qū)的地下咸水，采用失重法、電化學(xué)測(cè)試方法和化學(xué)分析方法研究地下水主要陰離子之間的相互作用對(duì)兩種金屬材料的腐蝕規(guī)律，并通過(guò)添加緩蝕劑或采用自組裝膜技術(shù)來(lái)提高兩種金屬的耐蝕性，為熱泵系統(tǒng)中金屬材料的防腐提供理論參考。主要結(jié)論如下:
　　(1)模擬地下咸水主要陰離子對(duì)金屬腐蝕規(guī)律的研究
　　針對(duì)濱海地下咸水高鹽堿的特點(diǎn)，本研究主要以Cl-為中心，復(fù)配不同濃度的SO42-、HCO3-來(lái)

3、測(cè)試地下水不同陰離子的相互作用對(duì)兩種金屬腐蝕規(guī)律的影響。研究發(fā)現(xiàn)，HAl77-2黃銅和TA1鈦的自腐蝕電流密度均隨著Cl-濃度的增大而增大，黃銅的失重和脫鋅程度明顯增大，耐蝕性下降。SO42-與Cl-體系中，高濃度的SO42-濃度對(duì)黃銅鈍化膜有破壞作用，當(dāng)SO42-小于1g/L時(shí)，SO42-與Cl-的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用抑制了Cl-對(duì)HAl77-2黃銅鈍化膜的破壞，而SO42-對(duì)TA1鈦的腐蝕規(guī)律則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。HCO3-與Cl-體系中，HC

4、O3-濃度小于0.5 g/L時(shí)，其濃度的增大對(duì)黃銅鈍化膜有破壞作用，而高濃度時(shí)反而抑制了Cl-對(duì)黃銅的腐蝕作用。鈦的耐蝕性較強(qiáng)，在研究的HCO3-濃度范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)拐點(diǎn)。Cl-，SO42-，HCO3-三種陰離子共存時(shí)，其離子間的協(xié)同作用減緩了HAl77-2黃銅的腐蝕，反而加速了TA1鈦的腐蝕。此外，隨著溫度的升高，HAl77-2黃銅和TA1鈦的自腐蝕電流密度均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，說(shuō)明溫度的升高降低了腐蝕反應(yīng)的活化能，使金屬的耐蝕性下降。

5、r>　　(2)苯并三氮唑(BTA)對(duì)金屬的緩蝕規(guī)律研究
　　針對(duì)封閉的土壤源熱泵系統(tǒng)，通過(guò)添加苯并三氮唑緩蝕劑達(dá)到防腐的目的。采用失重法、電化學(xué)測(cè)試方法和化學(xué)分析研究了BTA濃度及復(fù)合緩蝕劑對(duì)HAl77-2黃銅的緩蝕規(guī)律，結(jié)果表明，BTA濃度的增大，使HAl77-2黃銅的自腐蝕電流密度迅速降低，失重和脫鋅程度明顯得到緩解，且在BTA濃度為200 mg/L時(shí)達(dá)到最低。在此濃度下，隨著溫度的升高，BTA對(duì)金屬的緩蝕率下降。向BTA中加

6、入防凍液乙二醇之后，減緩了HAl77-2黃銅的腐蝕速率。采用常用的空調(diào)緩蝕劑為復(fù)合緩蝕劑發(fā)現(xiàn)，復(fù)合緩蝕劑對(duì)HAl77-2黃銅的緩蝕作用比單獨(dú)使用BTA時(shí)效果更好，說(shuō)明空調(diào)緩蝕劑同樣適用于復(fù)雜的地下水環(huán)境。
　　(3)植酸自組裝膜對(duì)金屬的緩蝕規(guī)律研究
　　針對(duì)開(kāi)放的地下水源熱泵系統(tǒng)，通過(guò)自組裝膜技術(shù)達(dá)到緩蝕的目的。本文系統(tǒng)研究了植酸自組裝膜在兩種金屬表面的最佳自組裝條件，包括組裝液濃度及組裝時(shí)間對(duì)植酸自組裝膜緩蝕效率的影響。研