【摘要】：金屬再生水管道在輸配水過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕,尤其是管網(wǎng)中處于流態(tài)發(fā)生突變的特殊管件位置,更易發(fā)生沖刷腐蝕,導(dǎo)致管壁變薄、泄露甚至爆管等危害。特殊管件位置的管壁腐蝕產(chǎn)物被沖刷脫落后進(jìn)入水體,還會(huì)嚴(yán)重影響再生水水質(zhì)。同時(shí)再生水消毒工藝的選擇也是影響再生水管網(wǎng)腐蝕的一個(gè)重要因素,再生水水質(zhì)成分復(fù)雜,水中多種雜質(zhì)、離子與腐蝕產(chǎn)物結(jié)合生成特殊結(jié)構(gòu)的腐蝕產(chǎn)物層,在管道流態(tài)突變的點(diǎn)位,腐蝕垢層更易脫落,使管道基體直接暴露在水中,同時(shí)受到消毒劑的強(qiáng)氧化作用,導(dǎo)致腐蝕的加劇。本文依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、腐蝕電化學(xué)及微觀分析等理論方法,搭建再生水實(shí)驗(yàn)管網(wǎng),開(kāi)展二氧化氯對(duì)再生水管網(wǎng)典型管件腐蝕規(guī)律的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究。首先,采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,對(duì)再生水管網(wǎng)中流速、壓力和剪切力分布進(jìn)行仿真流態(tài)模擬,選擇了以彎頭作為典型管件研究其腐蝕規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)室搭建了與動(dòng)態(tài)電化學(xué)測(cè)試平臺(tái)一體的再生水管網(wǎng),并在彎頭處及直管段處布置腐蝕的電化學(xué)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)管件不同位置的開(kāi)路電位以及電化學(xué)腐蝕速率的測(cè)試與綜合分析,確定了彎頭處易腐蝕點(diǎn)位;分別以0.7 m/s、1.0 m/s、1.3 m/s三種管網(wǎng)入口流速狀態(tài)下進(jìn)行管網(wǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),對(duì)彎頭及直管段進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試,探討流速對(duì)腐蝕速率、腐蝕垢層等的相關(guān)影響,同時(shí)采用微觀分析技術(shù)進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物層的結(jié)構(gòu)分析。研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)最易腐蝕點(diǎn)位為彎頭內(nèi)側(cè)中心位置和外側(cè)下游位置,入口流速為1.3 m/s狀態(tài)下,試驗(yàn)管件的腐蝕進(jìn)程發(fā)生最快,但在腐蝕穩(wěn)定期,腐蝕速率隨流速增加反而降低。在上述研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)最易腐蝕工況(管網(wǎng)入口流速為1.3m/s)的二氧化氯腐蝕的相關(guān)實(shí)驗(yàn),探討消毒劑對(duì)動(dòng)態(tài)腐蝕嚴(yán)重位置的影響。首先,通過(guò)ANSYS軟件模擬再生水管網(wǎng)二氧化氯組分的空間分布,分別采用電化學(xué)法和失重法對(duì)腐蝕速率進(jìn)行測(cè)量,研究二氧化氯對(duì)彎頭及整體管網(wǎng)的腐蝕速率的影響;其次,同時(shí)采用極化曲線和電化學(xué)阻抗測(cè)試,分析二氧化氯對(duì)腐蝕產(chǎn)物層結(jié)構(gòu)的影響和相關(guān)腐蝕機(jī)理;最后,采用微觀分析技術(shù),分析二氧化氯環(huán)境對(duì)腐蝕產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)二氧化氯投加初期,消毒劑抑制了微生物生長(zhǎng),從而延緩了試驗(yàn)管件的初期腐蝕,但在腐蝕穩(wěn)定期,二氧化氯的氧化性發(fā)揮作用,同時(shí)含氯的腐蝕產(chǎn)物結(jié)構(gòu)松散,致使流態(tài)突變點(diǎn)位的腐蝕產(chǎn)物易被沖刷脫落,形成嚴(yán)重腐蝕狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU991.33
【圖文】：

圖 1-1 金屬管道電化學(xué)腐蝕示意圖究顯示，陰陽(yáng)極面積比及分布均勻性決定著腐蝕的形態(tài)。當(dāng)兩極要發(fā)生全面腐蝕；而陰陽(yáng)極面積比很大時(shí)，以局部腐蝕為主[18]。屬供水管道的腐蝕主要影響輸水能耗和供水水質(zhì)兩個(gè)方面[19]。水常是由于腐蝕垢層附著在管壁上，導(dǎo)致輸送水源的管道有效半徑不提高送水泵站的水泵揚(yáng)程，不僅增加了供水能耗，也更容易發(fā)安全事故。水質(zhì)方面的問(wèn)題則相當(dāng)復(fù)雜，再生水從水廠到用戶(hù)，管道配水，這一過(guò)程可能需要幾十小時(shí)乃至幾天[17]。輸水條件發(fā)管壁的腐蝕垢層便會(huì)被沖刷到水體中引起“二次污染”。場(chǎng)因素對(duì)金屬管道腐蝕影響的研究現(xiàn)狀研究背景

機(jī)理；通過(guò)對(duì)典型腐蝕點(diǎn)位的電化學(xué)測(cè)試，討論消毒并通過(guò)微觀表征技術(shù)討論消毒劑對(duì)腐蝕垢層組成的標(biāo)和意義足于再生水管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，引動(dòng)體系下再生水管網(wǎng)的腐蝕過(guò)程進(jìn)行研究，可以全面流場(chǎng)和再生水化學(xué)組分分布之間關(guān)系和規(guī)律。同時(shí)搭能的實(shí)驗(yàn)室管網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)，討論了管網(wǎng)流態(tài)和投加消整個(gè)管網(wǎng)的腐蝕影響。本文對(duì)管網(wǎng)漏損點(diǎn)預(yù)測(cè)和優(yōu)化導(dǎo)意義，為保證再生水管網(wǎng)的水量、水質(zhì)的安全運(yùn)理論依據(jù)。術(shù)路線見(jiàn)圖 1-2。

圖 2-1 標(biāo)準(zhǔn)腐蝕掛片Ⅰ型圖示過(guò)的掛片和經(jīng)過(guò)腐蝕實(shí)驗(yàn)后的試片均需要進(jìn)行處理，處5-2000 水處理劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法。使用前處理油脂擦拭干凈，分別在丙酮和無(wú)水乙醇中用脫脂棉擦洗燥器中 24 h 以上，稱(chēng)重后保存于干燥器待用。為了模擬將腐蝕掛片用 704 硅膠封涂在聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA丙烯酸甲酯 PMMA 透明板垂直插入動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)管道中，如

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757713