试析溴冷机中碳钢、铜及其合金的腐蚀机理研究

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1、大连理工大学博士学位论文溴冷机中碳钢、铜及其合金的腐蚀机理研究姓名：黄乃宝申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：梁成浩20030201摘要溴化锂吸收式制冷机具有热效率高、热源广泛、能耗低和无污染等诸多优点，逐渐得到人类的青睐。为适应提高热效率、节约能源和溴冷机小型化的要求，开发三效或多效式新型溴冷机成为国内外溴冷机发展的主流。溴化锂溶液是很强的腐蚀介质，对碳钢、铜及其合金产生严重的腐蚀。在新型溴冷机中，由于溴化锂溶液浓度和操作温度都将提高，腐蚀更为严重，这些都成为开发新型溴冷机亟待解决的课题。针对上述情况，本文

2、用浸泡失重法和电化学测试技术，对55％LiBr～65％LiBr溶液中添加LiOH、Na：MoO。、LiNO，和BTA等缓蚀剂对碳钢、铜和白铜耐蚀性能的影响进行研究。结果表明，对碳钢而言，55％LiBr+O．07mol／LLiOH+150mg／LNa棚oO。、60％LiBr+O．07mol／LLiOH+150mg／LNa：MoOt溶液中复配lOOmg／LBTA时，其腐蚀速率分别降至8．39um／a、43．87um／a，活性溶解得到有效抑制。55％LiBr溶液中碳钢表面形成Fe—BTA配合物保护膜，而在60％LiBr溶

3、液中则形成Fe-BTA配合物、Fe：0，、Fe。0。、MoO。和MoO。的钝化膜，阻碍Br一离子对碳钢的侵蚀。温度低于200。C时，对55％LiBr～65％LiBr溶液中添加0．07mol／LLiOH+150mg／LNa2M004+lOOmg／LLiN6；或0．07mol／LLiOH+150mg／LNa。MoO。+lOOmg／LBTA对碳钢有较好的缓蚀效果，但缓蚀性能随LiBr浓度和沸腾温度的升高而降低。超过200℃后，除55％LiBr溶液外，碳钢溶解速度都急剧增大。BTA和Na。MoO。在碳钢表面的吸附都符合La

4、ngmuir等温吸附方程，吸附自由能分别为一45．07kS／mol和一40．69kJ／mol，BTA在碳钢表面具有更高的亲合能。沸腾55％LiBr～65％LiBr溶液中单独添加LiOH、Na：MoO。和BTA均能减缓铜、白铜的腐蚀，它们的缓蚀性能随LiBr溶液浓度和沸腾温度升高而降低。LiOH浓度变化对铜、白铜的影响规律相似，都是低浓度促进氧化膜形成，而高浓度加速氧化膜溶解，最佳浓度分别为0．10mol／L和0．15mol／L。而Na洲oO．、BTA则是在超过某一浓度后，铜、白铜腐蚀速率基本不再随它们的浓度而变化：

5、LiNO。无论单独添加还是与其它缓蚀剂复配，缓蚀效果都不甚理想。四种缓蚀剂对铜影响的显著程度为LiOH>BTA>Na：MoO。>LiNO。而白铜则按BTA>Na：MoO．>LiOH>LiNO，的顺序降低。沸腾55％LiBr溶液中，Na：MoO．和BTA在铜表面的吸附遵循Langmuir等温吸附方程，吸附自由能分别为一41．15kJ／mol和一44．93k3／mol。在实验结果的基础上，利用人工神经网络技术建立了碳钢、铜和白铜在操作温度、LiBr、LiOH、Na。M004、LiNO．。和BTA浓度影响下的腐蚀速率预测

6、模型，腐蚀速率的预测结果和外推数据同实验结果基本吻合。该模型可用来预测添加不同缓蚀剂、不同浓度大连理工大学博士论文LiBr溶液中碳钢、铜和白铜的腐蚀速率，为在溴冷机智能控制中金属材料腐蚀的现场监测和控制奠定了一定的基础。建立了室温条件下铜在55％LiBr溶液中的电位一pH图，对研究高温高浓度LiBr溶液中铜合金的腐蚀有一定的指导作用。关键词：溴化锂；吸收式制冷机；碳钢：铜；白铜：腐蚀；缓蚀剂：神经网络ABSTRACTLithiumbromideabsorptionchillerhasreceivedincreasi

7、ngaRenfioninrecentyearsowingtothevirtuesofhighthermalefficiency,wideheatresources，lowenergyconsumptionandzerodischarge．nleexploitationofmultiplecycles．whichoperatesathigherLiBrconcentrationandoperationtemperature，hasmainstreamedallovertheworldforthepurposesofi

8、mprovingthermalefficiencyandminiaturization．Thelithiumbromidesolutionwithstrongcausticcancauseseriouscorrosionproblemsofcarbonsteel，copperandcopperalloy，whichbecomemoreseriousinnew