十二烷基硫酸钠对不锈钢在循环冷却水中的缓蚀作用

安 洋， 徐 强

(1.天津渤海职业技术学院海洋化工系，天津 300402;2.天津大学化工学院，天津 300072)

十二烷基硫酸钠对不锈钢在循环冷却水中的缓蚀作用

安 洋1， 徐 强2

(1.天津渤海职业技术学院海洋化工系，天津 300402;2.天津大学化工学院，天津 300072)

研究了在50℃含有氯离子的模拟循环冷却水溶液中，表面活性剂十二烷基硫酸钠对不锈钢点蚀行为的影响。实验结果表明，十二烷基硫酸钠对不锈钢的点蚀具有一定的缓蚀作用，且随其浓度的增大，缓蚀效果越好;当十二烷基硫酸钠的浓度为6mmol/L，θ为50℃时缓蚀效果最佳。

氯离子;模拟循环水;十二烷基硫酸钠;点蚀

引 言

不锈钢以其耐腐蚀性经常应用于工业循环冷却水系统中，然而，其耐腐蚀性也有一定的局限［1］。随着人们节水意识的增强，循环系统中水的使用量逐渐减少，工业中常采用提高循环水的浓缩倍数的方法来减少用水量，这样就导致循环水中各种离子浓度明显增大，一些有害离子对管道的侵蚀作用不容忽视。氯离子浓度的增大引发了不锈钢的点蚀现象［2］，因此人们开始采用各种缓蚀剂来抑制不锈钢的点蚀行为。十二烷基硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，与十二烷基苯磺酸钠相似，有研究表明十二烷基苯磺酸钠对氯化钠溶液中不锈钢点蚀具有一定的缓蚀作用［3］，本文研究了十二烷基硫酸对不锈钢点蚀的影响。

1 实验部分

1.1 实验方法

本实验采用电化学稳态极化曲线法测定不锈钢在模拟循环冷却水中的点蚀行为。

1.2 实验材料及设备

实验采用三电极体系，工作电极为1Cr18Ni9Ti不锈钢(简称不锈钢)电极，实验前将不锈钢片切割成方片状，1cm2作为工作面，其余部分用环氧树脂密封。依次用280#～1 000#砂纸打磨试片至表面光滑，用脱脂棉沾取无水乙醇除油后，用去离子水冲洗并吹干备用。辅助电极为铂电极，参比电极为232型饱和甘汞电极。采用CS600电化学测试系统。

不锈钢成分如表1所示。实验溶液为模拟循环冷却水，成分如表2所示。

表1 1Cr18Ni9Ti不锈钢化学成分

表2 模拟循环冷却水水质

1.3 实验步骤

稳态极化曲线的测试，将不锈钢工作电极在开路电位下静置2h后进行。稳态极化曲线测试是将止电位设置相对开路电位为+2.0V(vs.SCE)，扫描至阳极电流为 200μA时停止，扫描速率为0.5 mV/s。

2 实验结果与讨论

2.1 50℃时十二烷基硫酸钠的缓蚀效果

图1为50℃时不锈钢在模拟循环冷却水中添加不同浓度十二烷基硫酸钠后的阳极极化曲线。

图1 阳极极化曲线

由图1阳极极化曲线可以看出，加入十二烷基硫酸钠后不锈钢阳极钝化区范围随着其浓度的增大呈上升趋势，当十二烷基硫酸钠在6mmol/L以下时，不锈钢阳极钝化区范围随其浓度的增长而缓慢增大，当达到6mmol/L时，不锈钢阳极钝化区范围明显增大，之后浓度再增加，钝化区范围不再增长。

图2为50℃时不锈钢在模拟高硬高氯循环冷却水中点蚀电位随十二烷基硫酸钠浓度变化曲线。以阳极极化Ja为1A/m2时的电位确定为不锈钢点蚀电位［4］。

图2 点蚀电位随c(十二烷基硫酸钠)变化曲线

从图2中可看出，不锈钢点蚀电位随缓蚀剂十二烷基硫酸钠浓度的增大开始时提高缓慢，当十二烷基硫酸钠达到6mmol/L时点蚀电位提高幅度明显增加，已达到1.2V，在此电位下，不锈钢点蚀基本不发生了［5］，而当其浓度增大到8mmol/L时，点蚀电位不再增大，因此6mmol/L为50℃下的最佳浓度，该浓度时十二烷基硫酸钠的缓蚀效果最佳。十二烷基硫酸钠浓度为8mmol/L时的腐蚀电流密度再次升高，原因可能是由于十二烷基硫酸钠浓度为6mmol/L时其在金属表面的覆盖度已接近饱和，而达到8mmol/L时，对金属表面的保护作用不再增强，而溶液中离子浓度增大，使得电导率增大，腐蚀加快。

分析认为，由于十二烷基硫酸钠是阴离子表面活性剂，因此可以率先吸附于不锈钢表面，与溶液中的氯离子发生竞争吸附，使得氯离子的破坏作用减弱，当其浓度很低时，竞争吸附作用不明显，但是当其达到一定浓度时，对于不锈钢表面的覆盖作用已经可以抵御氯离子的侵蚀作用，当其浓度再增大时，其覆盖作用不再增强，且可能导致分子间的排斥作用，因此，当十二烷基硫酸钠浓度为6mmol/L，抑制点蚀效果最佳。

2.2 其它温度下十二烷基硫酸钠的缓蚀效果

图3为不同温度下不锈钢在含有表面活性剂十二烷基硫酸钠的模拟循环冷却水中的阳极极化曲线。

图3 不同温度下的阳极极化曲线

由于十二烷基硫酸钠在高钙高硬的水质中的溶解度较低，在20、30和40℃时其溶解度不能达到6mmol/L，因此采用其在该温度下的饱和溶解度来进行研究。但其溶解度随溶液温度升高而增大，在50℃时溶解度可超过6mmol/L，故在50、60和70℃时，其浓度采用6mmol/L进行研究。

由图3可看出，低温下不锈钢在各溶液中的阳极钝化区范围很小，这是由于此时十二烷基硫酸钠的溶解度较低，其缓蚀效果不理想;在50℃时，由于其溶解度明显增大，不锈钢阳极钝化区范围明显增大，但到60℃后由于温度升高，腐蚀加速，钝化区范围又明显缩短了。

图4为不锈钢在加入十二烷基硫酸钠的模拟循环冷却水中点蚀电位随温度变化的曲线。

由图4可看出，不锈钢点蚀电位在50℃时出现一个比较大的峰值。这可能是因为低温下十二烷基硫酸钠溶解度较低，而温度升高可以缩短点蚀诱导期［6］进而使腐蚀加速，且十二烷基硫酸钠在高温下吸附性能下降。

图4 点蚀电位随温度变化曲线

3 结论

1)十二烷基硫酸钠对不锈钢在模拟循环冷却水中的点蚀行为具有一定的缓蚀作用，并且随其浓度的增大，缓蚀效果越好。

2)低温下十二烷基硫酸钠由于溶解度小，缓蚀效果不佳，随温度升高，其溶解度增大，缓蚀效果增强，但是同时，温度升高对于点蚀本身起到了促进作用，且由于十二烷基硫酸钠是表面活性剂其吸附性能随温度升高而下降，所以其缓蚀作用随温度增大，先上升后下降。

［1］吴剑.不锈钢的腐蚀破坏与防蚀技术［J］.腐蚀与防护，1997，18(1):38-42.

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［6］E.E.Abd El Aal，S.Abd El Wanees，A.Diab，et al.Environmental factors affecting the corrosion behavior of reinforcing steel III.Measurement of pitting corrosion currents of steel in Ca(OH)2solutions under natural corrosion conditions［J］.Corrosion Science，2009，51(8):1611-1618.

The Inhibition for Pitting Corrosion of Stainless Steel in Simulated Circulating Cooling Water by SDS

AN Yang1，XU Qiang2
(1.Department of Marine Chemistry Engineering，Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402，China;2.School of Chemistry Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

This paper is about the inhibition for pitting corrosion of stainless steel in simulated circulating cooling water by SDS.It shows that SDS can inhibit pitting corrosion of stainless steel and，the higher SDS concentration，the better inhibition effect;when SDS concentration is 6mmol/L and temperature is 50℃，inhibition effect will be the best.

chloride ion;simulated circulating cooling water;SDS;pitting corrosion

TG174.42

A

1001-3849(2012)03-0010-03

2011-09-04

2011-10-07