鍋爐、熱交換器、注塑機、瓶坯機、吹瓶機的水冷器、熱水器、發電機夾套、汽車的冷卻水箱、中央空調制冷系統冷凝器、蒸發器等設備在長期運轉中存在嚴重的結垢、腐蝕、生物粘泥的危害,形成沉積物,嚴重影響設備的正常運轉,降低傳熱效率,增加能耗。為此,這些設備上沉積物的經常性清洗是必不可少的。本研究清洗劑采用無機酸和多種有機酸的最佳復合,克服純無機酸清洗時腐蝕性大、使用時散發的酸霧刺激性大的缺點,又避免有機酸的價格昂貴、除垢效果差等不足。把無機酸和有機酸、絡合型緩蝕劑、表面活性劑最佳組合成有特色的清洗劑。在國內一千多個單位應用有較好的社會效益和經濟效益。

1實驗方法

1.1　溶垢試驗　

配制不同濃度除垢劑溶液100mL傾入250mL燒杯中,再投加經稱重(至0.1ｇ)的干垢入燒杯中,放入恒溫水浴,經2～3ｈ溶解,取出燒杯未溶解的垢用濾紙過濾,把濾后的垢裝在玻璃蒸發皿上,放入干燥箱內烘干(100℃)并稱重(至0.1ｇ),測定除垢率。

1.2　藥劑中各金屬緩蝕劑性能的測定　

按ｍ(Ｈ-1015)∶ｍ(H₂O)=1∶5,ｍ(Ｈ-1015)∶ｍ(H₂O)=1∶1.5濃度配制不同配方溶液1000ｍＬ,注入1000ｍＬ燒杯中,攪拌均勻,在恒溫水浴中加溫至酸洗擬控溫度。將多個已知質量不同材質的試片,分別用塑料線吊掛于燒杯中,試片應全部為溶液浸泡并與液面保持20～25mm距離,試片在溶液中放置距離應相等。在此溫度下,恒溫3ｈ以上取出,立即用水沖洗擦凈,放入無水乙醇中浸泡1～2min,取出后用濾紙吸干,放入干燥箱內干燥24ｈ稱重(試驗前后恒重至0.1mg)。

1.3　溶鐵試驗　

稱不同配方等量藥劑放入500mL容量瓶中,在每個容量瓶中投加Fe₂O₃粉1g(或0.5ｇ),再投加蒸餾水稀釋至500mL,搖動均勻,使藥劑全部溶于水中,放入水浴內恒溫24ｈ后取出,把未溶的鐵粉過濾,分析濾液中的總鐵含量。另一容量瓶投加鐵粉并用蒸餾水稀釋至500mL(無藥劑),依上述相同方法處理,得到空白試驗的溶鐵量。

1.4　藥劑對20^#鍋爐鋼氫脆敏感性試驗　

將20^#鍋爐鋼加工成190mm×20mm×4mm長方形試件,將質量分數5%的藥水注入3000mL燒杯中,試件投入燒杯中浸泡,要求試件全部浸泡在藥水中(試件上端距液面20mm),每浸泡6ｈ后取出試件,用清水沖洗及吹干。換新配制藥水于燒杯中,再進行試件浸泡。如此反復20次,在藥水中共浸泡120ｈ(相當于酸洗20次)。取出試件,用清水沖洗吹干,測此試件機械性能。

2藥劑配方研究　

Ｈ-1015清洗劑是由除垢劑(無機酸、有機酸)、金屬絡合劑、表面活性劑、絡合型金屬緩蝕劑等多組分復合而成。

2.1　有機酸在藥劑中含量的篩選　

將藥劑配成總酸質量分數為5%的混合溶液500mL,加入自配垢(CaCO₃50%、MgCO₃45%、Fe₂Ｏ₃5%)20ｇ,進行配方中的有機酸最佳含量篩選,試驗結果如表1所示。

由表1可知,有機酸與無機酸的最佳比例可在1∶5～1∶6左右,在此范圍內可減輕無機酸的刺激性及腐蝕性等缺陷。

2.2　Ｈ-1015中金屬絡合劑含量的篩選

EDTA、檸檬酸、NTA、羥基乙酸溶解鐵能力如表2所示。

由表2可知,羥基乙酸具有好的溶鐵氧化物能力,EDTA、檸檬酸對鐵絡合效果也不錯,其質量分數2%～5%為佳。

2.3　多種金屬緩蝕劑的選用　

為了篩選對各種金屬有好緩蝕效果的藥劑,將各種緩蝕劑按上述方法進行腐蝕試驗,試驗結果如表3所示。　

　由表3可知,多組分絡合型緩蝕劑對多種金屬有較好的緩蝕效果。

3實驗結果與討論

3.1　Ｈ-1015最佳使用濃度選用　

Ｈ-1015清洗劑的使用濃度對溶垢效果的影響如表4所示。

由表4可知,Ｈ-1015藥劑的溶垢效果隨藥劑使用濃度的遞增而增加。但當清洗系統的垢層較薄時,可使用ｍ(Ｈ-1015)∶ｍ(H₂O)=1∶8～1∶10的配比清洗除垢。使用時可根據管道垢層的厚薄而選用不同藥水配比的稀釋液。

3.2　溫度對Ｈ-1015除垢效果的影響　

用同一組分的水垢(江西某廠管道硬垢),溶在相同濃度配比的Ｈ-1015溶液中,經3ｈ溶垢后,考察不同溫度下的除垢率如表5所示。

由表5可知,溶垢溫度對Ｈ-1015藥劑的溶垢效果有明顯的影響,溶液溫度增加,除垢率隨之增加。但溫度升至80℃時,除垢率增加不多,這和藥劑中的某些藥劑組成有關。為此Ｈ-1015最好在70℃以下的溫度下應用。

3.3　溫度對Ｈ-1015緩蝕效果影響　

在ｍ(藥水)∶ｍ(水)=1∶3,試驗時間為24ｈ時,溫度對Ｈ-1015緩蝕效果的影響見表6。

從表6的數據可看出,在溫度30～70℃時,使用ｍ(Ｈ-1015)∶ｍ(H₂O)=1∶3溶液進行腐蝕試驗時,藥劑對Ａ3鋼、20^#鋼、紫銅都有好的緩蝕效果,其緩蝕率都在97%以上。

3.4　Ｈ-1015對多種金屬焊縫的腐蝕率　

常用材質(碳鋼—碳鋼,碳鋼—不銹鋼,不銹鋼—不銹鋼)的焊件腐蝕試驗,ｍ(Ｈ-1015)∶ｍ(H₂O)=1∶1.5,試驗時間為21ｈ,溫度為60℃,Ｈ-1015對焊件腐蝕影響如表7所示。

由表7可知,Ｈ-1015藥劑適用于焊接設備清洗。

3.5　Ｈ-1015藥劑與美國、英國同類藥劑比較　

(1)溶垢效果:在總酸值質量分數為5%,溶垢溫度為30℃條件下,進行3ｈ溶垢(科龍發電機管道水垢Fe₂O₃5%,其余多為碳酸鹽水垢)試驗,測得Ｈ-1015、美國ALL-MET、英國PK-809Ｍ的除垢率分別為90.8%、86.1%、87.9%。　

(2)金屬腐蝕率:在藥劑酸質量分數5%,溫度為60℃條件下,進行了24ｈ金屬腐蝕試驗,結果表明,Ｈ-1015對多種金屬材質的腐蝕率可與國外產品比美。　

(3)溶鐵能力:在藥劑質量分數5%,溫度為60℃條件下,進行60ｈ溶鐵試驗,發現Ｈ-1015溶鐵能力可與國外同類產品比美。　

(4)對20^#碳鋼機械性能的影響:采用不同藥劑對20^#鍋爐鋼酸洗20次,每次酸洗6ｈ,鋼試件送至廣州市產品質量監督檢驗所進行材質機械性能測定。結果如表8所示。

由表8可知,Ｈ-1015抗氫脆能力可與國外產品比美。可使酸洗后鋼材保持好的機械性能。

4Ｈ-1015清洗劑的推廣應用　

從1998年開始先后在廣東科龍空調有限公司、廣東容聲冰箱廠、順德容聲塑料制品有限公司、佛山湯姆遜顯像管廠等全國近1500個單位應用,年銷售量300ｔ以上,有一定的經濟效益。　

鍋爐、冷凝器、換熱器、中央空調系統不清洗處理時,浪費電達5%～20%。特別對于主機功率從幾十萬kW至幾百萬kW的中央空調機,國內有數以萬計臺套,如果采用Ｈ-1015清洗劑,從節電上看會產生很大的經濟效益。Ｈ-1015緩蝕清洗劑曾獲2000年廣東省優秀新產品獎。

5結論　

(1)Ｈ-1015是多組分復合藥劑。貯存方便,使用安全。適用于空調系統冷凝器、蒸發器、鍋爐、熱交換器、熱水器、發電機夾套水垢的清洗。經國內1500多個單位應用,有很好的除垢效果。　

(2)Ｈ-1015使用方便。根據垢層厚薄程度選用藥劑的稀釋比例,一般藥水與水稀釋比為1∶3～1∶10,可在常溫或70℃以下溫度清洗。　

(3)Ｈ-1015有好的緩蝕效果。適用于碳鋼、A3鋼、紫銅、黃銅、錫、鑄鐵、不銹鋼等多種材質及焊件的清洗。其除垢能力、對金屬的緩蝕效果、抗氫脆能力可與國外的同類產品比美。

[參考文獻]

[1]周本省 工業水處理技術[M] 北京:化學工業出版社,1997

[2]梁治齊,等 清洗技術[M] 北京:中國輕工業出版社,1998

[3]徐壽昌 工業冷卻水處理技術[M] 北京:化學工業出版社,1982