CN102758198A - 超分子膜化表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属表面处理方法,具体地说,涉及一种专门对换热器的金属表面进行超分子膜化的方法。一种超分子膜化表面处理方法,包括下列步骤:超分子膜化准备工作、超分子膜化、冲洗、气体吹干、系统复位、交工等步骤。本发明的超分子膜化表面处理方法,洗净率高,有效解决设备难溶垢、特殊垢的清洗问题;膜化形成的超分子膜具有接近100%的缓蚀率和阻垢率;所使用的膜化剂安全无腐蚀,绿色无污染,填补了化学清洗和防腐蚀技术领域的空白;可在线不停车清洗,避免给用户造成停产损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属表面处理方法,具体地说,涉及一种专门对换热器的金属表面进行超分子膜化的方法,形成类似荷叶表面的膜态、使换热器的金属表面防污垢、防腐蚀,提高换热效率,达到节能、节水、延长设备寿命的目的。
背景技术
工业生产一方面是物质的质量转换和平衡,一方面是能量交换的平衡。在能量交换中,比如锅炉系统、蒸汽加热系统、循环冷却水等系统,都是水作为加热或冷却的介质,系统设备多为碳钢、不锈钢等金属材质,在系统的开车前、运行中和停车检修时,都要进行清洗、预膜、防腐等繁杂的工作,而且往往是不能彻底解决问题的补救措施。比如国家标准HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》中,其中规定除垢率大于90%即可,这样就还有近10%的污垢覆盖,就很难在换热器的金属表面进行钝化预膜,导致换热设备的防腐和换热效果降低。以工业生产的心脏—锅炉为例,锅炉就是通过加热将水汽化的过程,汽化时产生的气泡被比重大的液态水快速流动挤压出去(核态沸腾),但是,如果锅炉的金属表面有铁锈、水垢等物体阻挡水的流动速度,使气泡不能及时脱离受热面而使气泡连成片,形成锅炉的膜态沸腾,这种膜态沸腾的气膜导热率极低,容易造成炉管局部受热变形甚至爆管,90%以上的锅炉爆炸事故是这样产生的,导致锅炉的使用寿命和生产效率大大降低,增加能耗,污染环境。其他的蒸汽加热和工业循环冷却水系统也有近似的问题,这是工业生产的能量交换中的一大难题。
超分子膜化技术的理论基础,就是以超分子化学的科学理论为指导,开拓了分子自组装途径,和分子识别的构建基础,利用分子间的相互作用使产品应用后,在水、汽系统的金属内壁上构筑成一种高级结构体系,并最终形成一层坚硬致密的超分子膜,具有荷叶表面的防水防污特点。超分子概念是1987年法国化学家提出,发明人把此原理引用到水处理、防腐蚀、阻垢领域,就能从根本上解决了循环冷却水系统、锅炉水系统和工业蒸汽系统等领域的阻垢、防腐蚀和在线清洗预膜等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超分子膜化表面处理方法,将超分子化学的自组装原理应用到水处理、防腐蚀、阻垢领域,具有显著的阻垢、防腐蚀等效果。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种超分子膜化表面处理方法,包括下列步骤:
(1)超分子膜化准备工作:将待处理系统进行临时管线连接,把需要膜化的设备、管线全部接通,仪表、润滑点等不需要膜化的设备跨接,并保证能够正反向循环流通。在方便观察监测的地方放置监视管件,以便观察膜化效果;
(2)超分子膜化:先用清水冲洗管路,检查漏点,测量容积,然后用超分子膜化剂把系统灌满进行正反向循环冲洗,将系统的油污、锈垢、焊渣等污垢冲洗干净,冲洗时间为36~48小时;所述的超分子膜化剂是中性超分子膜化剂,其主要化学成分按质量百分比为:0.1%渗透剂、0.5%甲基苯并三氮唑、0.2%表面活性剂、30%羟基乙叉二磷酸钠、8%EDTA-二钠盐,其余组分是水,构成的中性水溶液,PH值6.5~8;
(3)冲洗:根据超分子膜化剂的电导率波动情况和现场的膜化监视管目测的清洁和膜化程度,采用下述第6步的膜化检测方法,膜化效果达标后,用浓度为3~5%的超分子膜化剂再冲洗一遍管路,再用清水冲洗干净系统;
(4)气体吹干:用加热的氮气或者0.7MPa的压缩空气将膜化处理后的设备、管路吹干;
(5)系统复位:将管线按照原来系统要求复位;
(6)交工:在设备膜化前和膜化后;监视管和腐蚀监测试片放入前和取出后;以及膜化效果的检验等过程均进行拍照留存,一般换热器的材质是碳钢、不锈钢,其膜化成膜的效果参照《HG/T2387-2007标准6.5.1.2条》的红点法和蓝点法检测。
碳钢材质钝化膜的测定(红点法):
在钝化后的金属表面,选择3~5个测试点,然后逐点滴上CuSO4溶液(该溶液破坏钝化膜后将产生如下反应:Fe+Cu2+=Cu↓+Fe2+),并用秒表记录CuSO4点滴溶液由蓝变红的时间,根据蓝色消失全部变为红色的时间快慢来评定钝化膜的质量,同一检测面上各点变色时间的长短差别来评定钝化膜的完整性和均匀程度,点滴液由蓝变红的时间不小于5s为合格。
完成测定后,测定面采用用滤纸吸干,然后用水磨砂纸除去检验点上的红色痕迹,最后用钝化液擦洗干净。
酸性CuSO4点滴液的组成为:
奥氏体不锈钢材质钝化膜的测定(蓝点法):
在钝化后的金属表面,任意选择3~5个测试点,用蒸馏水反复冲洗干净,用棉纱擦干,然后逐点滴上酸性铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液(该溶液破坏钝化膜后将产生如下反应:2H++Fe=Fe2 ++H2;3Fe2++[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓),并用秒表记录该点滴溶液出现蓝点的时间,根据蓝点出现的时间快慢来评定钝化膜的质量,同一检测面上各点出现蓝点时间的长短评定钝化膜的完整性和均匀程度,点滴液覆盖的面内10分钟内出现的蓝色小点不少于8个为合格。测定完后,可用20%的醋酸对测定点擦除,然后用脱盐水或蒸馏水冲洗干净。
酸性铁氰化钾点滴液的组成为:
本发明提供的超分子膜化表面处理方法,和传统的化学酸洗预膜法比较具有如下优点:
1.本发明的超分子膜化表面处理方法的洗净率高,有效解决设备难溶垢、特殊垢的清洗问题:
采用本发明的超分子膜化表面处理方法,污垢洗净率近100%(国家标准为80%以上);难溶垢99%以上(国家标准为60%,酸洗技术无法解决。)。
2.本发明超分子膜化表面处理方法的膜化药剂安全无腐蚀,填补了化学清洗技术领域的空白:
本发明的超分子膜化表面处理方法是在中性或极弱碱性条件下完成冲洗成膜过程,清洗腐蚀率小于0.001g/m2·h(国家标准小于6g/m2·h),一旦形成超分子膜,就会对金属具有防腐保护作用,超分子膜化过程对被清洗设备无腐蚀损伤。因此用本发明的超分子膜化表面处理方法清洗高级、精密、价值昂贵的工业热交换设备和清洗普通设备一样得心应手、安全无忧,可以清洗各种精密换热设备和各种大型工业容器、装置。
3.本发明的超分子膜化表面处理方法可在线不停车清洁膜化,避免给用户造成停产损失:
化学酸洗技术清洗时必须停止设备运行,对于自动化生产的企业,停产会造成巨大的损失,因此,酸洗技术已经不能适应工业发展现代化过程中各种生产设备自动化程度越来越高的需求。本发明的超分子膜化表面处理方法,技术合成高密集化,在设备正常运行时实现不停机在线清洁预膜
4.绿色无污染:
酸洗设备每年排放废酸量巨大,随着国家对环保的重视,废酸液排放越来越受到严格的监督和控制,这也使得酸洗成本因废酸排放处理而变得高昂。超分子膜化表面处理方法,使用的膜化药剂是中性无毒配方,对环境无污染,是符合国家环保产业政策的“绿色”技术。
具体实施方式
实施例1采用本发明提供的超分子膜化表面处理方法,对莱芜钢铁集团热电厂的燃气电站锅炉进行超分子膜化处理,具体操作步骤如下所述:
1、超分子膜化准备工作:首先将锅炉系统进行临时管线连接,把需要膜化的设备、管线全部接通,仪表、润滑点等不需要膜化的设备跨接,并保证能够正反向循环流通。在方便观察监测的地方放置监视管件,以便观察膜化效果;
2、超分子膜化:先用清水冲洗管路,检查漏点,测量容积,然后用超分子膜化剂把系统灌满进行正反向循环冲洗,将系统的油污、锈垢、焊渣等污垢冲洗干净,冲洗45个小时;
所述的超分子膜化剂是中性超分子膜化剂,其主要化学成分按质量百分比为:0.1%渗透剂吐温-60、0.5%甲基苯并三氮唑、0.2%表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵、30%羟基乙叉二磷酸钠、8%EDTA-二钠盐,其余组分是水,构成的中性水溶液,PH值6.5~8;
3、冲洗:根据超分子膜化药剂的电导率波动情况和现场的膜化监视管目测的清洁和膜化程度,采用下面第6步的膜化检测方法,膜化效果达标后,用浓度为3%的超分子膜化药剂再冲洗一遍管路,再用清水冲洗干净系统;
4、气体吹干:用加热的氮气或者0.7MPa的压缩空气将设备、管路吹干,约4小时;
5、系统复位:将管线按照原来系统要求复位;
6、交工:在设备膜化前和膜化后;监视管和腐蚀监测试片放入前和取出后;以及膜化效果的检验等过程均进行拍照留存,一般换热器的材质是碳钢、不锈钢,其膜化成膜的质量可参照《HG/T2387-2007标准6.5.1.2条》的红点法和蓝点发检测。
经上述超分子膜化处理方法处理后取得了很好的节能环保效益,在锅炉钢表面形成致密的超分子膜,膜的质量经红点法、蓝点法检测均达到合格标准,从而使锅炉的防腐蚀和阻垢能力接近100%;锅炉产汽率降低和发生爆管主要是因为传热面表面粗糙而影响水的流速导致膜态沸腾造成的,因此,超分子膜化的方法,使传热面上形成致密光滑的超分子膜,使蒸汽泡不易滞留,从而避免了偏离核态沸腾的发生,大大提高了锅炉运行的安全性和产汽效率。再加上超分子膜的防腐保护作用,大大延长了锅炉的使用寿命,可使设备寿命延长至少两倍以上。一般的锅炉排污率在5~10%,采用超分子膜化处理后,不需要再投加磷酸钠、氨水等防腐除垢药剂,形成超分子膜后,锅炉几乎不腐蚀不结垢,这样锅炉的定排和连排污的总量可以在0.5%以下,大大节约了锅炉用水,减少排污带走的热能损失接近10%,实现锅炉节能减排接近10%的环保指标。
实施例2:采用本发明提供的超分子膜化表面处理方法,对循环水系统的设备进行处理,具体步骤同实施例1,处理后设备的缓蚀率是常规方法的两倍以上,在系统金属表面形成超分子膜,以后几乎不会发生腐蚀现象;超分子膜化的阻垢率接近100%,不仅能阻止新垢的形成,而且超分子组装膜化的过程就是膜化剂和具有自由电子的金属组装的过程,将金属表面的污垢全部排斥溶解掉,从而保证循环水系统清洁高效运行。
Claims (1)
1.一种超分子膜化表面处理方法,其特征在于:包括下列步骤:
(1)超分子膜化准备工作:将待处理系统进行临时管线连接,把需要膜化的设备、管线全部接通,仪表、润滑点等不需要膜化的设备跨接,并保证能够正反向循环流通。在方便观察监测的地方放置监视管件,以便观察膜化效果;
(2)超分子膜化:先用清水冲洗管路,检查漏点,测量容积,然后用超分子膜化剂把系统灌满进行正反向循环冲洗,将系统的油污、锈垢、焊渣等污垢冲洗干净,冲洗时间为36~48小时;所述的超分子膜化剂是中性超分子膜化剂,其主要化学成分按质量百分比为:0.1%渗透剂、0.5%甲基苯并三氮唑、0.2%表面活性剂、30%羟基乙叉二磷酸钠、8%EDTA-二钠盐,其余组分是水,构成的中性水溶液,PH值6.5~8;
(3)冲洗:根据超分子膜化剂的电导率波动情况和现场的膜化监视管目测的清洁和膜化程度,采用下述第6步的膜化检测方法,膜化效果达标后,用浓度3~5%的超分子膜化剂再冲洗一遍管路,再用清水冲洗干净系统;
(4)气体吹干:用加热的氮气或者0.7MPa的压缩空气将膜化处理后的设备、管路吹干;
(5)系统复位:将管线按照原来系统要求复位;
(6)交工:在设备膜化前和膜化后;监视管和腐蚀监测试片放入前和取出后;以及膜化效果的检验等过程均进行拍照留存,换热器的材质是碳钢、不锈钢的,其膜化成膜的效果参照《HG/T2387-2007标准6.5.1.2条》的红点法和蓝点法检测。
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