HY∕T 189-2015 海水冷却水处理碳钢缓蚀阻垢剂技术要求 13页

ICS07.060;71.100G77中华人民共和国海洋行业标准HY/T189-2015海水冷却水处理碳钢缓蚀阻垢剂技术要求TechnicalrequirementsofcorrosionandscaleinhibitorforCarbonsteelinseawatercoolingsystem2015-07-30发布2015-10-01实施国家海洋局发布\nHY/T189-2015--R前本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由国家海洋局天津海水谈化与综合利用研究所提出。本标准由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本标准起草单位:国家海洋局天津海水谈化与综合利用研究所、天津市塘沽中海防腐技术开发公司。本标准主要起草人:王维珍、高丽丽、樊利华、崔振东、侯相饪、王静、高良富、尹建华。I\nHY/T189一2015海水冷却水处理碳钢缓蚀阻垢剂技术要求1范围本标准规定了海水冷却水处理碳钢缓蚀阻垢剂产品的技术要求、试验方法。本标准适用于海水冷却水处理碾铜缓蚀阻垢剂的研制和生产使用.2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单〉适用于本文件。GB/T603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB8978宿水综合排放标准GB17378.4海洋监测规范第4部分:海水分析GB/T23248海水循环冷却水处理设计规范HG/T2160冷却水动态模拟试验方法HG/T3523冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件HG/T3539工业循环冷却水铁含量的测定邻菲哼琳分光光度法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1腐蚀速率corrosionrate以金属腐蚀失重而算得的年平均腐蚀深度，单位:mm/a.[GB50050-2007.定义2.1.13J通过式。〉定义腐蚀速率=OO吁'envnu×-m、×<-×m-tm‘nv-a'X一'-E--•-一×-p…(1)eo式中:X一一-腐蚀速率，单位为毫米每年(mm/a);m一一试片质量损失，单位为克(g);mo一一试片酸洗空白试验的质量损失平均值，单位为克(g);s一试片的表面积，单位为平方厘米(cm2);p一一试片的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3);-一一试片的试验时间，单位为小时(h)i8760一一每年365天的小时数，单位为小时每年Ch/a)j10一一厘米与毫米间的进率，单位为毫米每厘米(mm/cm)•1\nHY/T189一20153.2缀蚀率corrosioninhibitionefficiency以添加、不添加缓蚀剂(空白〉时金属腐蚀速率的变化而算得的缓蚀百分率.通过式(2)定义理蚀率:Xn-X,…1J==-=-瓦~x100%….(2)式中:q一一缓蚀率，%;Xo一一试片在不添加缓蚀剂空白试验中的腐蚀速率，单位为毫米每年Cmm/a);X.一一试片在添加缓蚀剂试验中的腐蚀速率，单位为毫米每年(mm/a)。3.3污垢热阻值fonlingresistance换热设备传热面上因沉积物而导致传热效率下降程度的数值，单位:m2•'C/W.[GB50050-2007，定义2.1.12J3.4浓缩倍鼓cycleofconcentration循环冷却水与补充水含盐量的比值。[GB50050-2007，定义2.1.16J4技术要求4.1碳钢海水缓蚀阻垢剂缓蚀控垢技术指标应符合表l要求。表1碳铜海水缰蚀阻垢荆缰蚀控垢技术指标技术指标项目实验室动态模拟试验工程现场腐蚀速率/Cmm/a):::;;;0.065(N~3.的军三0.075(N~ζ3.0)缓蚀率/%二到OCN:::;;;3.0)一腐蚀试片外观无局部腐蚀无局部腐蚀<3.0XlO-'<3.2X10-'污垢热阻值/CmZ•'C/W)(N~3.0)CN~3.0)注N代表浓缩倍数.4.2海水循环冷却系统正常运行过程中，碳钢海水缓蚀阻垢剂投加到冷却系统随循环浓海水排放时水质应符合表2要求。表2含碳铜海水缰蚀阻垢荆的琅海水排放限值项目排放限值参考标准检测方法pH值6~9总磷(以P计〉1.0mg/LGB8978GB17378.4-2007总铸5.0mg/L总铁1.0mg/LGB/T23248HG/T3539-20032\nHY/T189-20155试验方法5.1腐蚀速率、缰蚀率的测定5.1.1实验室腐蚀速率、缰蚀率的测定方法见附录A.5.1.2动态模拟试验、工程现场试验的腐蚀速率、污垢热阻值的测定方法见附录15.2腐蚀试片(样〉外观的测定用目测法进行腐蚀试片〈样〉外观测定，见A.4.5.3、B.5.2.3.5.3引起水质变化有关污染物的测定碳钢海水缓蚀阻垢剂在随循环浓海水排放时，引起水质变化有关污染物的测定方法按表2规定的检测方法执行.3\nHY/T189-2015附录A(规范性附录〉旋转挂片法一一腐蚀速率、援蚀率的测定A.1试剂和材料除另有规定外，本方法所用试剂均为分析纯试剂;实验用水应符合GB/T6682中三级及以上水的规格;试验中所需溶液、制剂及制品，均按GB/T603的规定制备。a)石油酷;b)元水乙酶zc)盐酸;d)三氧化二锦ze)氯化亚锡;f)氢氧化铀溶液:60g/L;U硫酸溶液:1mol!L;h)碳铜酸洗液:1000mL盐酸[A.1c)J中，加入20g三氧化二锦[A.1d)],50g氯化亚锡[A.le)J，充分溶解。也可采用其他高效碳钢酸洗缓蚀剂配制酸洗液;i)海水水处理剂;j)原海水:天然海水，符合GB/T23248中海水补充水水质指标;k)浓缩海水:在适当容积的烧杯中加入一定浓度的海水水处理剂[A.1i汀，加原海水[A.1j)J至一定刻度线，对应容积计为V，然后将烧杯置于恒温水播中，温度控制在(50土l)'C，自然蒸发至所需浓缩倍数K，此时对应容积为V/K。浓缩过程中，也可保持海水液位在一恒定刻度线基本不变，蒸发损失的量用计量的原海水及时补充，直到试验所需的浓缩倍数;也可采用分析浓缩海水和原海水中氯离子(Cl-)浓度之比来控制浓缩倍数.A.2仪器、设备A.2.1试验装置t见图A.1.旋转挂片仪应符合以下要求:a)水浴温度控制范围:25'C---80'C，精皮士1'C;b)*浴温度波动度及温度均匀度z均不大于土0.5'C;c)旋转轴转速75r/min---150r/min，精度土3%;d)旋转轴、试片固定装置(试片安装半径为35mm)、试杯需用绝缘材料制作，并耐海水腐蚀;功能连续运行200h以上。A.2.2试片:碳钢试片，符合HG/T3523的规定。根据实际需要也可选用特殊规格的试片，尺寸测量精确到0.1mm.A.2.3试杯:2000mL玻璃烧杯。4\nHY/T189-2015--,.…说明:1一一旋转轴52一一控温仪z3一一测温探头:4-一电加热器;5一一恒温水浴s6一一试片固定装置;7一一试杯z8-一试片;9一-温度计.固A.1旋转挂片腐恤试验装置A.3试验条件A.3.1试液温度:(50士1)'C。根据实际需要也可选用其他温度.A.3.2试片线速度:(0.35士0.02)m/s。根据实际需要也可选用其他速度(0.30m/s-0.50m/叶。A.3.3试液体积与试片面积比:20mL/cmz-40mL/cmz。A.3.4试片上端与试液面的距离:大于2cm.A.3.5平行试验数目:对每个试验条件，应有4个-6个试片进行平行试验A.3.6试验周期:72h.根据实际需要可延长至96h-168h。A.3.7根据试验要求，确定试片是否进行预膜处理。A.4试验步骤A.4.1试片表面处理、称量将试片(A.2.2)用滤纸把油脂擦拭干净，然后分别在石油酷[A.la)]和无水乙蹲[人1b)J中用脱脂棉擦洗(每10片试片用50mL上述试剂)，用滤纸吸干，置干燥器中4h以上，称量(精确到0.0001g),保存于干燥器中，待用。A.4.2试片预膜处理对称重后试片(A.4.l)进行预膜处理。在试杯(A.2.3)中加入2000mL原海水[A.lj汀，加入一定量的海水缰蚀预膜剂[A.1í门，混合均句(必要时需用硫酸溶液[A.lg)J调预膜液pH值)，将试杯置于\nHY/T189-2015恒温水浴中，待试杯中海水到达设定温度后挂人试片，启动电动机，使试片按规定转速转动，持续24h~48h即可。预膜后试片可立即换人缰蚀液中进行试验;也可用自来水冲洗后，用滤纸吸干，置于干燥器中待用。A.4.3缰蚀贮备液配制将海水处理剂(缓蚀剂)[A.1i)]配制成贮备潜液，贮备液浓度为使用浓度的100倍。贮备液须当天或前一天配制.A.4.4缰蚀试验A.4.4.1在2000mL试杯CA.2.3)中加入定量的缰蚀贮备溶液CA.4.3)，精确到0.02mL，加原海水[A.1j)]或浓缩海水[A.1k)]至一定体积〈榕液总体积按A.3.3的规定计算)，在试杯外壁与液面同一水平处画上刻度线，混匀，即为试液。测定试液的pH值后，将试杯置于恒温水活中。A.4.4.2待试液达到规定温度时，挂入试片CA.4.1，A.4.2)，启动电动机，使试片按规定转速转动，并开始计时。A.4.4.3试杯不加盖，令试液自然蒸发，每天早晚补加蒸锢水或试验海水〈达到浓缩倍数后补加蒸锢水〉各一次至刻度结CA.4.4.1)。A.4.4.4在试验过程中，根据实际需要，可更换试液.A.4.4.5当运转时间达到规定值时，停止试片转动，令试液自然冷却至室温，测定试验后试液的pH值。A.4.4.6同时，做来加海水处理剂的空白试验。A.4.5试片后处理A.4.5.1将试片用自来水冲洗干净，然后在20'C~25'C条件下在酸洗榕液[A.lh)]中浸泡1min~3min取出〈处理前去除松散的腐蚀产物，有时需延长时间，直至腐蚀产物清除干净)，迅速用自来水冲洗后，立即浸入氢氧化铀溶液[A.lf)]中约30s取出，用自来水冲洗，软橡皮擦拭，再用滤纸擦拭吸干，放入无水乙薛[A.1b)]中浸泡约3min后，用滤纸吸干，置于干燥器中4h以上，称重(精确到0.0001g)。A.4.5.2同时用4个~6个巴称重的新试片CA.4.1)按A.4.5.1做酸洗空白试验.A.4.5.3对试验后的试片在清洗处理前、后观察记录外观，并拍照。A.5结果的表示和计算A.5.1腐蚀速率X按式(1)计算.A.5.2缓蚀率?按式(2)计算。A.6最大允许误差取3片以上试片平行测定结果的算术平均值作为测定结果(腐蚀率或试片质量损失率);单个平行测定结果与算术平均值的相对偏差不超过算术平均值的士10%。反之，舍去相对偏差超过土10%的相关数据，重新计算.6\nHY/T189-2015附景B〈规范性附录)海水循环冷却动态模拟试验方法一一腐蚀速率、污垢热阻的测定B.1试荆和材料a)试剂:同A.l。b)试验用水:工程实际使用的海水.若不具备时，可使用试验所在地的海水并进行调配，调配海水应对其主要成分含量进行分析，与工程用水相比相对误差控制在土2.5%内。B.2仪器设备B.2.1试验装置见图B.1.说明:1一一海水槽;15一一监测换热器;2-一补水泵，16←一蒸汽冷凝器;3一一补水箱;17一一流量开关;4一一液位计518←一锅炉55一一浮球阑;19-出口测温筒;6一一集水池;20一一出口腐蚀探头;7一一电导、pH探头321一一出口挂片盒;8一一循环泵z22一一电动排污阀s9一一转子流量计;23一一轴流防爆风机510--进口挂片金;24一一冷却培;11-流量变送器;25一一风门控制楞512-一流量调节阀;26一一塔底测温孔513一一进口腐蚀探头;27一一计量泵1;14一一迸口测温筒;28一一计量泵2.圄B.l海水循环冷却动态模拟试验装置7\nHY/T189-2015B.2.2换热器系统B.2.2.1换热器热介质为常压下饱和蒸汽，对于换热强度小的试验，电加热水可参照使用.B.2.2.2试验曹选用与所模拟现场设备相同的金属材料和规格，亦可根据实际情况选用不同规格。B.2.3冷却培系统冷却幅度:5'C~13'C.B.2.4仪表系统B.2.4.1测温元件:用Pt100钳电阻或其他的测温元件;亦可选用水银温度计(测量范围o'C~50'C、50'C~100'C)，分度值0.1'C。B.2.4.2流量控制元件z可采用手控转子流量计(测控范围om3/h-2m3/h)，误差不超过士2.5%。亦可选用自动控制.B.2.5曹路系统循环水管道及配件:循环水管道、阅门、连接件全部采用耐海水材料.B.2.6排污系统用自动排污系统，实现浓缩倍数控制，浓缩倍数控制误差在土0.1内.B.2.7腐蚀检测系统在换热器进、出口宜设置腐蚀测量挂片盒，同时亦可在集水池中设置挂片.B.2.8微机管理控制系统B.2.8.1试验过程中，用微机管理控制系统和进行数据处理。B.2.8.2换热器进口或出口温度应恒定控制，自动调节，水温波动不大于士0.2'C。B.2.8.3流量自动调节〈测控范围om3/h~3旷/h)，监控误差不超过循环水流量的土1%。B.2.8.4主要测控参数〈如温度、流量、电导率、pH值等〉宜设置自动报警系统.B.3试验准备B.3.1试片前处理同A.4.1.B.3.2试验曾前处理B.3.2.1选管:根据试验要求，每组试验选择若干根内表面状况良好的试管(B.2.2.2)•B.3.2.2表面处理:先用粗水砂纸将试验管内坑蚀磨平，再逐级用细水砂纸进一步打磨，直到600种水砂纸，然后对试验管进行除油脱脂清洗(B.3.1).若试验管表面状况良好，在无特殊要求下，一般不需表面处理，可直接使用。\nHY/T189-20158.3.2.3称量:单根重量小于200g.称准至0.1mg;单根重量大于200g川j、于6峙，称准至10mg.8.3.2.4测量尺寸及装管:将已称量过的试验管测量尺寸并记录(外径、壁厚，准确到0.1mm;总长度、发生热交换的有效传热长度，准确到1mm)后装入模拟换热器.8.3.3仪表枝正和软件验证8.3.3.1仪表校正t试验前先对流量、温度、电导率、pH等计量仪表进行检定或校正.8.3.3.2软件验证:试验前对数据记录处理、自动检监测及控制、与硬件设备的联动控制等进行验证确认.8.3.4系统清洗每次试验前用自来水进行系统清洗。必要时可对主要部件进行拆卸，人工清洗干净〈如转子流计、挂片盒、测温筒、填料等)•8.3.5预膜及水处理荆投加方式8.3.5.1试片(B.3.1)和试验管(B.3.2)预膜时，可在冷却系统开始运行时一起预膜，亦可在系统启动运行前先单独预膜。8.3.5.2水处理荆投加方式:基础投加一次性加入集水池，正常运行随补充水加入集水池。8.4试验步骤8.4.1开停机8.4.1.1每次开机时，应先开循环水泵，然后再通入蒸汽或电加热水。停机时应先停止加热(或蒸汽)•30min后再停水泵.8.4.1.2开机前系统检查:蒸汽发生器的液面在规定位置;循环水泵阀门处于关闭状态;检查自动控制系统，整个微机系统的开关均置"断"的状态。8.4.1.3将集水池内加一定量的海水[B.lb汀，进行基础投加。加入一定量碳钢海水缀蚀阻垢剂，开启循环泵，调节转子流量计达到预定流且。8.4.1.4开启电加热器，根据工艺控制要求，待冷却水入口或出口水温达到规定值时(32'C或45'C.此值可设定).转换进入自动控制，打开微机电源开关，系统"运行状态"处于"初态"。8.4.2渭清管热阻测定待人〈出)口水温和循环水流量达到规定值并稳定2h后，系统"运行状态"进入"新试验"状态，可每隔5min~30min记录一次冷却水进出口温度、蒸汽(热水)温度、冷却水流量共6次-10次(记录时应严格地将流量、进口温度、蒸汽温度控制在规定值).求出算术平均值，清洁管热阻r按式(B.l)计算:r4;2(仨元一~)斗旦(仨元一~)............(B.l)式中:r一一清洁管热阻，单位为平方米摄氏度每瓦(m2.'C/W)jd,一一试验管内径，单位为米(m);G一一冷却海水流量，单位为千克每小时(kg/h);T一一蒸汽温度，单位为摄氏度('C);t'造一一冷却海水进口温度，单位为摄氏度('C);t'出一一冷却海水出口温度，单位为摄氏度('C);9\nHY/T189-20154186.8一一海水的比热容(视与淡水相同，真值稍偏小)，单位为焦每千克摄氏度。/kgo'C);t一一试验管有效传热长度，单位为米(m);3600一-1小时换算为秒的数值，单位为秒每小时(s/h)。B.4.3隅时污垢热阻测定测定清洁管热阻r后，可每隔一定时间(如2h)自动记录并计算一次瞬时商垢热阻值，按式(B.2)计算:r，j=哼坐(仨亏一~)-r=呼出(仨去一元兰兰).........(B.2)式中gr.j一一瞬时污垢热阻，单位为平方米摄氏度每瓦(m20'C/W);G一一冷却海水流量，单位为千克每小时(kg/h);r一清洁管热阻，单位为平方米摄氏度每瓦(m20'C/W);t避一一冷却海水瞬时进口温度，单位为摄氏度("C);u一一冷却海水瞬时出口温度，单位为摄氏度("C);t'避一一清洁管时冷却海水进口温度，单位为摄氏度CC);f出一一清洁管时冷却海水出口温度，单位为摄氏度CC);T一一蒸汽温度，单位为摄氏度CC)，dj一一试验管内径，单位为米(m);t一一试验管有效传热长度，单位为米(m)。B.4.4试验周期系统连续运行不得少于15d，在瞬时污垢热阻-时间曲线出现渐近线平台稳定运行2d后，作为试验结束的判据。试验过程中若出现故障，应及时排除解决，循环水中断次数不得大于2次，每次时间不得大于6h.B.5过验后处理B.5.1试片处理同A.4.5.B.5.2试验曾处理B.5.2.1试验结束后，将试管取下，做好进、出口等信息标记。B.5.2.2按A.4.5.1的方法处理试验管内部.B.5.2.3对试管在清洗处理前、后观察腐蚀和结垢情况，记录并拍照。B.6结果的表示和计算B.6.1腐蚀速率动态模拟试验的年腐蚀速率X按式。)计算。B.6.2污垢热阻以m20'C/W表示的年污垢热阻(r.j)按下列方法测定和计算z10\nHY/T189-2015按CB.4.3)测出瞬时污垢热阻r1j'以~为纵坐标，相应的时间(h)为横坐标，绘制出污垢热阻-时间曲线。然后取图中平滑曲线最高的rs;值乘1.1(HG/T2160中9.2.2)即为年污垢热阻(r~)。如图B.2.1.20污垢鹅阻(X10-~2•'C/W)1.000.800.60。.400.200.00o20406080100120140160180200220240260280300固B.2污垢热阻·时间曲线B.7最大允许误差B.7.1腐蚀速率测定允许误差取3个以上试片平行测定结果的算术平均值作为测定结果，单个平行测定结果与算术平均值的相对偏差不超过算术平均值的土20%。反之，舍去相对偏差超过土20%的相关数据，重新计算。单根试验管以3次称量、尺寸测量等数据计算测定结果，每次测定结果与3次算术平均值的相对偏差不超过算术平均值的士5%。反之，舍去相对偏差超过土5%的相关数据，重新计算。B.7.2污垢锦阻测定允许误差用计算机系统软件自动计算出的污垢热阻与利用试验数据人工计算的结果相比，要求绝对误差小于0.02mZ•'C/W。