低温阻垢试验检测
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发布时间:2025-06-06 19:59:04 更新时间:2025-06-10 00:13:44
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心



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低温阻垢试验检测是水处理、冷却水系统、热交换器及相关工业领域中的一项重要评估手段。它主要针对在相对低温(通常指环境温度至60℃以下)工况下,水体中溶解的钙、镁等成垢离子(特别是碳酸盐、硫酸盐)在金属表面或传热面上析出、沉积形成水垢的趋势进行定量或半定量的评价。该检测的核心目的是筛选和评价阻垢剂、分散剂等化学药剂的性能,预测系统在低温运行时的结垢风险,优化水处理方案,保障系统的换热效率和使用寿命。相较于高温结垢,低温环境下结垢过程可能更缓慢,但形成的垢层可能更致密、更难清除,且特定类型的结垢(如碳酸钙在低温下过饱和度更高时)反而更易发生,因此专门的低温和阻垢性评价不可或缺。
低温阻垢试验的核心检测项目通常包括:
1. 极限碳酸盐硬度 (LSI / Ryznar Index 间接评价): 通过测定水样在特定低温、特定浓缩倍数下开始出现结垢时的总碱度(以CaCO3计)或钙硬度,计算临界pH值或稳定指数,间接评价阻垢性能。
2. 静态阻垢率: 将挂片或特定材质的试片置于恒温的待测水样中(模拟低温环境),经过一定时间后,通过重量法或化学滴定法测定试片上沉积的垢量,计算阻垢剂作用下的阻垢率。
3. 动态阻垢率: 在动态循环模拟装置中,让待测水样在一定流速、低温条件下流经加热或冷却的金属管/板,运行一段时间后,通过测量管壁垢厚、垢重、或监测传热系数的衰减、压差的变化(间接反映结垢程度)来计算阻垢率。
4. 临界过饱和度/诱导时间: 精确控制低温水样的过饱和度(如通过控制CO2分压或pH值),监测并记录开始析出晶核(肉眼或仪器检测浑浊度、电导率突变)所需的时间(诱导期),评价阻垢剂延长成核时间、抑制晶体生长的能力。
5. 晶体形貌观察: 对试验后析出的晶体进行显微观察(光学显微镜、扫描电镜SEM),分析阻垢剂对晶体形态、大小、聚集状态的影响,辅助判断阻垢机理。
进行低温阻垢试验常用的核心仪器包括:
1. 低温恒温水浴/恒温箱: 提供精确、稳定的低温试验环境(如0-60℃可调,控温精度±0.5℃)。
2. 静态阻垢试验装置: 通常包括恒温水浴、带盖的试验容器(如烧杯、锥形瓶)、挂片架、金属试片(常用碳钢、不锈钢、铜等)。
3. 动态模拟试验装置 (RCCS / Dynamic Scale Loop): 包含低温循环水箱、恒流泵、预热/预冷段、测试段(可加热/冷却的金属管或平板)、流量计、温度传感器、压力传感器、数据采集系统等。用于模拟真实低温流体工况。
4. 过饱和结晶监测系统: 可能包括精密pH计、电导率仪、浊度计、或专门的光散射/透射检测装置,用于实时监测成核点。
5. 分析测试仪器: * 电子分析天平: 精确称量垢重、试片增重。 * 滴定仪/自动电位滴定仪: 测定钙硬度、总碱度、氯离子等水质参数。 * 原子吸收光谱仪(AAS) / 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES): 精确测定水中各种金属离子浓度。 * 显微镜 (OM/SEM): 观察垢样晶体形貌。 * X射线衍射仪(XRD): 分析垢样的矿物组成。
低温阻垢试验常用的标准方法或通用方法如下:
1. 静态失重法 (挂片法): * 将预处理、称重后的标准金属试片悬挂于装有配制好含阻垢剂或不含阻垢剂(空白)水样的容器中。 * 置于设定好的低温恒温水浴中,恒温静置一定时间(如24-168小时)。 * 取出试片,按规定方法清洗(去除疏松附着物,保留硬垢)、干燥、冷却至室温后称重。 * 计算单位面积垢重增量和阻垢率:阻垢率(%) = [(空白组垢重 - 加药组垢重) / 空白组垢重] × 100%
2. 极限碳酸盐硬度法 (鼓泡法): * 在低温恒温水浴中,向装有已知硬度和碱度的水样(含或不含阻垢剂)持续通入含恒定CO₂浓度的空气(或N₂+CO₂混合气)。 * 定期取样滴定测定水样的钙硬度和甲基橙碱度(M碱度)。 * 当水样的M碱度开始下降(表明CaCO₃开始沉淀析出)时,记录此时的钙硬度或计算此时的LSI/Ryznar指数,即为该条件下的极限碳酸盐硬度或临界稳定指数。
3. 动态循环法: * 配置好待测水样(含阻垢剂),在低温恒温条件下启动循环系统。 * 设定恒定的流速、入口温度(模拟低温工况)。测试段通常设置一个微小的温升或温降(模拟微弱换热)。 * 连续运行预定时间(如几十至数百小时)。 * 运行结束后,拆下测试管段,测量内壁垢厚(如用测厚仪、剖管测量),或清洗收集垢样称重。也可通过监测运行过程中测试段的压差增长(反映垢对流动阻力的影响)或热阻增加(反映垢对传热的影响)来评价阻垢效果。
4. 临界过饱和度/诱导时间测定法: * 在低温恒温下,配置一系列具有不同初始过饱和度(通过调整Ca²⁺、CO₃²⁻浓度或pH值实现)的含阻垢剂水样。 * 利用在线电导率仪、浊度仪或pH计(若pH是控制变量)连续监测溶液性质的变化。 * 记录溶液电导率/浊度突然下降(或pH突然变化)所对应的时间(诱导时间)。 * 绘制诱导时间与初始过饱和度的关系图,评价阻垢剂延长诱导时间、抑制成核的能力。
国内外与阻垢性能评价相关的标准较多,专门针对“低温”的独立标准较少,但许多通用方法同样适用于低温条件。常用标准包括:
1. 中国国家标准 (GB/T): * GB/T 16632-2019 《水处理剂阻垢性能的测定 碳酸钙沉积法》: 这是最常用的静态阻垢率测定标准,规定了鼓泡法和静态法(常温水浴即可,但可在低温水浴中进行)。它通过测定钙硬度损失或试片增重来计算阻垢率。此标准虽未限定温度,但明确指出试验温度可根据需要设定(常采用50℃或60℃,但完全可设定为更低温度进行低温评价)。 * 其他相关标准: GB/T 22626-2008《水处理剂阻垢性能的测定 磷酸钙沉积法》(也可在设定温度下进行,包括低温)、GB/T 37883-2019《水处理剂抗絮凝性能的测定》等也可能涉及阻垢评价的某些方面。
2. 行业标准/方法: * 石化、电力、钢铁等行业内部常有自己的企业标准或操作规程,对动态模拟试验方法、温度设定、评价指标有更具体的规定,可能包含特定的低温工况模拟要求。 * NACE (National Association of Corrosion Eneers) 等国际组织发布的一些推荐方法(如TM0374-2007关于动态结垢环试验)也被广泛参考,可根据需要设定试验温度。
3. 企业标准: 水处理药剂供应商和使用大型冷却系统的企业,常根据自身产品和系统的特点制定更详细、更具针对性的低温阻垢评价方法。
关键点: 进行低温阻垢试验
证书编号:241520345370
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