三种不锈钢供水管材腐蚀性试验研究

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我国的供水系统90%以上都使用金属管材,但是金属管材长期处于水环境中容易发生腐蚀,产生的腐蚀产物进入水体会造成饮用水的二次污染,引发一系列的水质安全问题;课题以《薄壁不锈钢管道技术规范》(GB/T 29038—2012)规定的可用作供水管材并且市场使用率最高的304、304L和316L不锈钢为研究对象,通过模拟实际供水管网,借助水质分析、电化学、表面分析等手段研究不锈钢管材的腐蚀规律及对供水水质的影响,通过静态浸泡试验方法探究铁细菌、余氯浓度对不锈钢管材的腐蚀影响。主要研究成果如下:(1)不锈钢管材动态腐蚀模拟试验:通过环形生物膜反应器(Biofilm Annular Reactor,BAR)、磁力搅拌器装置模拟动态试验,试验运行120d,pH、TDS、浑浊度、金属离子浓度等水质指标远低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的限值;电化学极化曲线和交流阻抗测试得出三种不锈钢的快速腐蚀均是发生在前30d,60d后进入腐蚀稳定期;三种材料的耐腐蚀性能从高到低依次是316L、304L、304;扫描电镜图看到不锈钢表面仍较光滑,只发生轻微的局部腐蚀;X射线能谱分析检测发现不锈钢表面已有生物结构覆盖,通过异养菌平板计数法,得到表面附着细菌密度从高到低依次是304、304L、316L;(2)铁细菌对不锈钢的腐蚀影响:设置加菌与无菌组对照试验。扫描电镜图中可以看出加菌组挂片表面附着大量的铁细菌;电化学指标得到加菌组的腐蚀速率随着浸泡时间的增加逐渐变大,无菌组腐蚀速率在前10d增大,之后逐渐稳定;铁细菌的存在,促使腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,交流阻抗极化电阻减小,加速不锈钢的腐蚀;316L受铁细菌腐蚀影响最小,304L居中,304最大。(3)余氯浓度对不锈钢的腐蚀影响:向灭菌之后的自来水投加次氯酸钠溶液,分别控制余氯浓度0.2 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、4.0 mg/L,由于余氯自身的衰减作用,为维持余氯浓度,每24小时更换浸泡水。三种不锈钢在各浓度余氯溶液中的腐蚀变化规律相似,腐蚀总体上呈现先加快最后稳定的趋势,三种不锈钢的腐蚀速率随着余氯浓度的增加而变快。在400倍放大倍数金相显微镜下观察到,各组不锈钢挂片表面出现不同程度的点坑,发生了点蚀;随着余氯浓度的增加,点坑的数量和深度也在增加,点蚀加重。
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