地源熱泵系統(tǒng)中黃銅和鈦的腐蝕與防護研究.pdf

1、地源熱泵具有應用廣泛、成本低、高效、環(huán)境污染小等優(yōu)點，主要有土壤源和地下水源兩種。土壤源熱泵采用封閉的地埋管，通過換熱器與土壤交換能量;而地下水源熱泵直接提取地下水，通過換熱器進行熱量傳遞。濱海地區(qū)地下咸水的礦化度較高，對熱泵系統(tǒng)中金屬換熱器的腐蝕破壞性強，容易造成換熱板片穿孔失效等，因此地源熱泵系統(tǒng)中金屬的腐蝕與防護已成為近年來的研究熱點。本研究選用HAl77-2黃銅和TA1鈦兩種熱泵系統(tǒng)常用的金屬材料為研究對象，通過分別向水溶液中添

2、加NaCl、Na2SO4、NaHCO3來模擬濱海區(qū)的地下咸水，采用失重法、電化學測試方法和化學分析方法研究地下水主要陰離子之間的相互作用對兩種金屬材料的腐蝕規(guī)律，并通過添加緩蝕劑或采用自組裝膜技術來提高兩種金屬的耐蝕性，為熱泵系統(tǒng)中金屬材料的防腐提供理論參考。主要結論如下:
　　(1)模擬地下咸水主要陰離子對金屬腐蝕規(guī)律的研究
　　針對濱海地下咸水高鹽堿的特點，本研究主要以Cl-為中心，復配不同濃度的SO42-、HCO3-來

3、測試地下水不同陰離子的相互作用對兩種金屬腐蝕規(guī)律的影響。研究發(fā)現，HAl77-2黃銅和TA1鈦的自腐蝕電流密度均隨著Cl-濃度的增大而增大，黃銅的失重和脫鋅程度明顯增大，耐蝕性下降。SO42-與Cl-體系中，高濃度的SO42-濃度對黃銅鈍化膜有破壞作用，當SO42-小于1g/L時，SO42-與Cl-的競爭吸附作用抑制了Cl-對HAl77-2黃銅鈍化膜的破壞，而SO42-對TA1鈦的腐蝕規(guī)律則呈現相反的趨勢。HCO3-與Cl-體系中，HC

4、O3-濃度小于0.5 g/L時，其濃度的增大對黃銅鈍化膜有破壞作用，而高濃度時反而抑制了Cl-對黃銅的腐蝕作用。鈦的耐蝕性較強，在研究的HCO3-濃度范圍內沒有出現拐點。Cl-，SO42-，HCO3-三種陰離子共存時，其離子間的協同作用減緩了HAl77-2黃銅的腐蝕，反而加速了TA1鈦的腐蝕。此外，隨著溫度的升高，HAl77-2黃銅和TA1鈦的自腐蝕電流密度均呈現升高的趨勢，說明溫度的升高降低了腐蝕反應的活化能，使金屬的耐蝕性下降。

5、r>　　(2)苯并三氮唑(BTA)對金屬的緩蝕規(guī)律研究
　　針對封閉的土壤源熱泵系統(tǒng)，通過添加苯并三氮唑緩蝕劑達到防腐的目的。采用失重法、電化學測試方法和化學分析研究了BTA濃度及復合緩蝕劑對HAl77-2黃銅的緩蝕規(guī)律，結果表明，BTA濃度的增大，使HAl77-2黃銅的自腐蝕電流密度迅速降低，失重和脫鋅程度明顯得到緩解，且在BTA濃度為200 mg/L時達到最低。在此濃度下，隨著溫度的升高，BTA對金屬的緩蝕率下降。向BTA中加

6、入防凍液乙二醇之后，減緩了HAl77-2黃銅的腐蝕速率。采用常用的空調緩蝕劑為復合緩蝕劑發(fā)現，復合緩蝕劑對HAl77-2黃銅的緩蝕作用比單獨使用BTA時效果更好，說明空調緩蝕劑同樣適用于復雜的地下水環(huán)境。
　　(3)植酸自組裝膜對金屬的緩蝕規(guī)律研究
　　針對開放的地下水源熱泵系統(tǒng)，通過自組裝膜技術達到緩蝕的目的。本文系統(tǒng)研究了植酸自組裝膜在兩種金屬表面的最佳自組裝條件，包括組裝液濃度及組裝時間對植酸自組裝膜緩蝕效率的影響。研