求取不锈钢在冷却水、余热水中点蚀电位的方法

摘要

本发明公开了一种求取不锈钢在不同冷却水、余热水中点蚀电位的方法，特点是从实际水样出发，先在无限个水质成分中找出影响不锈钢点蚀电位的5种主要成分，根据它们的作用和在绝大多数水中的浓度情况，忽略2种，合并2种，再用插值法考虑温度的影响，这样就将6元非线性关系式变成了2元非线性关系式，能通过少量试验拟合出不锈钢点蚀电位的关系式，且数据分布均匀，显著性高，误差小；根据主要水质成分和工作温度，利用这些关系式就能计算求取出该不锈钢在不同水质成分和温度条件下的点蚀电位，大大减少了试验的工作量；适应于绝大多数能使用该不锈钢的冷却水、余热水。

主权项

一种求取不锈钢在冷却水、余热水中点蚀电位的方法，其特征在于，该方法的步骤为：（1）从实际冷却水、余热水成分出发，在无限个水质成分中确认影响不锈钢点蚀电位的主要成分因素腐蚀性离子Cl^‑和缓蚀性离子SO₄^2‑、HCO₃^‑、NO₃^‑浓度和不可忽略的亦影响点蚀电位的不锈钢在冷却水、余热水中的温度； （2）通过试验确定不会使不锈钢点蚀电位突变升高的最大NO₃^‑浓度或近似最大NO₃^‑浓度即“电位突变NO₃^‑浓度”； 试验中相距最近的使不锈钢点蚀电位突变升高的NO₃^‑浓度C₂与不会使不锈钢点蚀电位突变升高的NO₃^‑浓度C₁符合（C₂ ‑C₁）/ C₂≤25%时，C₁就可作为不会使不锈钢点蚀电位突变升高的近似最大NO₃^‑浓度，以小于等于此浓度作为NO₃^‑浓度的适应范围，从而排除NO₃^‑浓度的影响，所述试验即是用去离子水配置某个浓度的NaCl溶液，在某个使用温度下使该不锈钢的点蚀电位在250‑400mV范围内，如果不在该范围，则提高NaCl浓度，使点蚀电位降低；或者降低NaCl浓度，使点蚀电位提高，再在该NaCl溶液中加入不同浓度的NO₃^‑离子，测量该不锈钢在同一NaCl浓度、同一温度、不同NO₃^‑浓度下的点蚀电位，从而找到“电位突变NO₃^‑浓度”；NO₃^‑浓度≤某个数值时，变化NO₃^‑浓度均不影响不锈钢的点蚀电位，NO₃^‑浓度＞该数值时，不锈钢点蚀电位会突变升高到析氧平衡电位以上；（3）将HCO₃^‑浓度折算成同样HmmolL^‑1浓度的SO₄^2‑浓度，并和SO₄^2‑浓度合并称为“当量SO₄^2‑浓度”，合并考虑它们对不锈钢点蚀电位的影响；   （4）设定冷却水或余热水温度、Cl^‑ 浓度和“当量SO₄^2‑浓度”的变化范围，将这些因素的变化范围分成2‑10个水平；记温度的各水平依次为T₁最低，T₂，……，T_i，……，T_k最高；记Cl^‑ 浓度的各水平依次为Cl^‑ 浓度的水平1最低、2、……、i、……、k最高；记“当量SO₄^2‑浓度”的各水平依次为“当量SO₄^2‑浓度”的水平1最低、2、……、i、……、k最高；2≤k≤10；（5）用去离子水加NaCl和Na₂ SO₄配置不同Cl^‑ 浓度和SO₄^2‑浓度的水样，通过试验确定在每个温度水平下不同Cl^‑ 浓度水平和不同SO₄^2‑浓度水平时不锈钢的点蚀电位；所述点蚀电位在250‑920 mV范围内为有效数据，否则为无效数据，予以剔除，将250‑920 mV等分成M个区间，M≥4，即等分成 250‑a，……，b‑920共M个区间，250＜a＜b＜920，在每个温度水平都“要求”：“每个电位区间至少有一个试验数据；每个Cl^‑ 浓度水平、每个当量SO₄^2‑浓度水平下至少有一个点蚀电位在250‑920 mV范围内的有效试验数据，各水平出现次数之差≤3；有效试验数据个数≥8”；这一要求以下简称为“要求”，为达到所述这一“要求”，试验的方法和步骤是：1) 做最低Cl^‑浓度水平且不锈钢点蚀电位在最高区间内的试验首选最低温度T₁和最低Cl^‑浓度水平，当量SO₄^2‑浓度取中间水平，测量该不锈钢的点蚀电位，看是否在最高电位区间b‑920内，如果高于920 mV，则降低当量SO₄^2‑浓度一个或二个水平，其余不变，再测量该不锈钢的点蚀电位；如果仍高于920 mV，则再降低当量SO₄^2‑浓度一个或二个水平，直到该不锈钢的点蚀在最高电位区间b‑920内；如果当量SO₄^2‑浓度降到最低水平，点蚀电位仍高于920 mV，则说明设定的Cl^‑ 浓度下限偏低，或设定的当量SO₄^2‑浓度下限偏高，应调高Cl^‑ 浓度下限，或调低当量SO₄^2‑浓度下限，直到在最低温度和最低Cl^‑浓度水平时，至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平，使该不锈钢的点蚀电位在最高区间b‑920范围内；如果低于bmV，则提高当量SO₄^2‑浓度一个或二个水平，直到该不锈钢的点蚀电位在最高区间b‑920范围内；如果当量SO₄^2‑浓度提高到最高水平后，仍然低于bmV，则说明设定的Cl^‑ 浓度下限偏高，或设定的当量SO₄^2‑浓度上限偏低，应调低Cl^‑ 浓度下限，或调高当量SO₄^2‑浓度上限，直到在最低温度和最低Cl^‑浓度水平时，至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平，使该不锈钢的点蚀电位在最高区间b‑920范围内；依此类推，做其它温度水平T₂，……，T_i，……，T_k下的试验，使得至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平与最低Cl^‑浓度水平搭配，该不锈钢的点蚀电位在最高区间b‑920范围内；由此得到第一组数据，即在T₁、T₂、……、T_i、……、T_k各温度水平下，Cl^‑浓度在最低水平，点蚀电位在最高区间b‑920内的数据；2) 做最高Cl^‑浓度水平且不锈钢点蚀电位在最低区间内的试验首选最高温度T_k和最高Cl^‑浓度水平，当量SO₄^2‑浓度取中间水平，测量不锈钢的点蚀电位，看是否在最低电位区间250‑a内，如果低于250 mV，则提高当量SO₄^2‑浓度一个或二个水平，直到不锈钢的点蚀电位在最低区间250‑a 范围内；如果当量SO₄^2‑浓度水平提高到最高水平，点蚀电位仍低于250mV，则说明设定的Cl^‑ 浓度上限偏高，或设定的当量SO₄^2‑浓度上限偏低，应调低Cl^‑ 浓度上限，或调高当量SO₄^2‑浓度上限，直到在最高温度和最高Cl^‑浓度水平时，至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平，使不锈钢的点蚀电位在最低区间250‑a范围内；如果高于a mV，则降低当量SO₄^2‑浓度一个或二个水平，直到不锈钢的点蚀电位在最低区间250‑a范围内；如果当量SO₄^2‑浓度降到最低水平后，仍然高于a mV，则说明设定的Cl^‑ 浓度上限偏低，或设定的当量SO₄^2‑浓度下限偏高，应调高Cl^‑ 浓度上限，或调低当量SO₄^2‑浓度下限，直到在最高温度和最高Cl^‑浓度水平时，至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平，使不锈钢的点蚀电位在最低区间250‑a范围内；依此类推，做其它T₁，T₂，……，T_i，……，T_k‑1温度水平下的试验，使得至少有一个变化范围内的当量SO₄^2‑浓度水平与最高Cl^‑浓度水平搭配，不锈钢的点蚀电位在最低区间250‑a范围内；由此得到第二组数据，即在T₁、T₂、……、T_i、……、T_k各温度水平下，Cl^‑浓度在最高水平，点蚀电位在最低区间内250‑a的数据；3) 做其余试验，即这些试验使每个温度水平下每个电位区间至少有一个试验数据，每个Cl^‑ 浓度水平、每个当量SO₄^2‑浓度水平下至少有一个有效试验数据其点蚀电位在250‑920 mV范围内；这些试验方法和步骤是：(a) 温度先固定在某个水平T_i（i = 1~k），从最低Cl^‑浓度水平开始，参照该温度水平下最高电位区间的试验结果，降低当量SO₄^2‑浓度1个水平，测量点蚀电位，该电位应该≤第一组数据中同等温度水平下的电位；将Cl^‑浓度升高一个水平，如果开始时最高电位区间试验中的当量SO₄^2‑浓度已经是最低水平，则也应先将Cl^‑浓度升高一个水平，然后搭配1‑3个当量SO₄^2‑浓度水平，至少有一个点蚀电位比最高区间下降1或2个区间；依次类推，Cl^‑浓度若升高了N个水平, 则至少有一个点蚀电位比最高区间下降N或N+1个区间，直至Cl^‑浓度升高到最高水平，每个Cl^‑浓度水平下的点蚀电位在250‑920 mV范围内的有效试验数据个数≥1；(b) 检查各点蚀电位区间是否至少有一个数据，各当量SO₄^2‑浓度水平下是否至少有一个有效数据，如有缺少则做补充试验补齐试验数据；补充试验根据“提高Cl^‑浓度则点蚀电位下降，提高当量SO₄^2‑浓度则点蚀电位上升，反则相反”的原理和“各Cl^‑浓度水平、各当量SO₄^2‑浓度水平下的点蚀电位在250‑920 mV范围内的有效试验数据个数K尽量相同，即K在1~ 4范围内”的要求来设计执行；(c) 依此类推，做其它各温度水平的试验，即上述(a)中T_i以外的各温度水平的试验，这些试验使得在每个温度水平下每个电位区间至少有一个试验数据，每个Cl^‑ 浓度水平、每个当量SO₄^2‑浓度水平下至少有一个有效试验数据；同一条件下的点蚀电位试验重复次数≥2，取其平均值，本发明所述电位均相对于饱和甘汞电极；（6）根据同一温度水平下的测试结果拟合出该温度下点蚀电位y与侵蚀性离子Cl^‑浓度x₁和缓蚀性离子当量SO₄^2‑浓度x₂间的关系式，即回归方程y = f (x_1, x₂)，回归方程y = f (x_1, x₂)为初等函数或分段函数，其中准确易行又使用较多的是二元二次函数y =ax₁²+ bx₂²+c x₁ x₂+d x₁+e x₂+h，a、 b、c、d 、e为待定系数，h为待定常数项；对上述回归方程进行显著性检验，至少应有“显著”的相关性，即至少在显著性水平α= 0.05上，相关系数R＞相关系数临界值Rmin，Rmin可根据显著性水平α，有效试验数据组数n和自变量个数m查相关系数临界值表，或F＞F_0.05(m,n‑m‑1)；如果显著，则关系式可用；否则不可用，应重新试验，并加大水平间距，提高试验精度；（7）明确关系式的适用范围：pH值范围6‑9；根据步骤（2）的试验结果确定NO₃^‑浓度适用范围；根据步骤（5）的试验结果确定温度、Cl^‑ 浓度和当量SO₄^2‑浓度的适用范围，即如果步骤（5）的试验中没有调整步骤（4）中设定的变化范围，则关系式的适应范围就是步骤（4）中设定的变化范围；如果步骤（5）的试验中调整了Cl^‑ 浓度和当量SO₄^2‑浓度的上下限，则按调整后的结果确定适用范围；（8）确定或检测冷却水或余热水的工作温度、Cl^‑、SO₄^2‑、HCO₃^‑和NO₃^‑等离子的含量和pH值，将HCO₃^‑折算成SO₄^2‑浓度，并与SO₄^2‑浓度合并成当量SO₄^2‑浓度；（9）如果pH值、NO₃^‑浓度、Cl^‑ 浓度和当量SO₄^2‑浓度均在关系式的适用范围内，且工作温度是已做试验的水平，则直接利用相应温度下的关系式计算求取该不锈钢在该冷却水或余热水中的点蚀电位；如果工作温度介于已做试验的2个温度水平之中，则先用这2个温度水平下的关系式分别计算求取相应温度下的点蚀电位，再用线性插值法求出该工作温度下的点蚀电位。