用柠檬酸铵代替硝酸处理不锈钢挂片

李朦朦，程志臣，王福彬，张莉宁，高红星

（中国石化中原石油化工有限责任公司，河南濮阳 457000）

工业循环冷却水运行一段时间后，就会出现微生物滋生、设备腐蚀以及沉积物等问题，因此，通过挂片腐蚀、微生物菌落以及生物黏泥实验来监测循环水是必不可少的[1]。挂片腐蚀实验可以模拟循环冷却水对换热器的影响以及监测循环水质的处理效果。

不锈钢挂片在使用后要进行酸洗除去腐蚀产物，常用的酸洗液是10%的硝酸，而硝酸具有很强的腐蚀性，在使用过程中对操作者有很大的职业危害，并且对环境也有一定的影响；另外，硝酸属于易制毒、易制爆化学品，购买和使用过程也比较繁琐，需要特殊保存和专人记录。而柠檬酸铵是比较安全的清洗剂，具有酸洗效果优良、使用安全等优点，可以代替其他无机酸，并且，柠檬酸铵在化工生产方面以及环境保护方面都有很大的利用价值[2]。

1 柠檬酸铵清洗机理

柠檬酸铵对不锈钢的腐蚀性很小，并且不含Cl-，不会造成金属的应力腐蚀[3]，另外，柠檬酸铵不仅可以与铁系化合物生成溶于水的络合物，还可以溶解水垢中的CaCO3、MgCO3及其他钙、镁沉积物，其化学反应式为[4]：

2 实验部分

2.1 试剂与挂片规格

柠檬酸铵（质量分数：15%）；无水乙醇；中原石化不锈钢挂片：用于现场监测换热器；Ⅰ型试片，长×宽×厚：50.0×25.0×2.0 mm，表面积：28 cm2，挂孔φ（4.0±0.1）mm。

2.2 不锈钢挂片前处理

用滤纸将挂片上的油脂擦拭干净，随后用蘸取无水乙醇的脱脂棉擦洗，最后用滤纸吸干，并放置在干燥器中4 h 以上，称重，精确至0.000 1 g。

2.3 不锈钢挂片取出后处理

将挂片冲洗干净后，浸泡在15%的柠檬酸铵溶液（或10%的硝酸溶液）中10 min，随后用蒸馏水冲洗干净，并用滤纸擦干，最后在无水乙醇中浸泡3 min，随后用滤纸擦干并置于干燥器中4 h 以上，称重，精确至0.000 1 g。

3 结果与讨论

3.1 柠檬酸铵浓度的选择

将两个不锈钢挂片挂于中原石化第二循环水装置，一个月后取出挂片，观察腐蚀情况，并分别用质量分数8%、12%、15%、20%的柠檬酸铵溶液清洗挂片，观察清洗效果，结果见图1～图4。

图1 8%柠檬酸铵清洗效果

图2 12%柠檬酸铵清洗效果

图3 15%柠檬酸铵清洗效果

图4 20%柠檬酸铵清洗效果

由图1～图4 可知，随着柠檬酸铵浓度的增加，不锈钢挂片的清洗效果逐渐增强，当柠檬酸铵的浓度为15%时，已达到良好的清洗效果，并且随着浓度的增加，清洗效果已基本稳定。因此，选用15%的柠檬酸铵代替10%的硝酸处理挂片。

3.2 腐蚀速率的计算

将不锈钢挂片挂于中原石化一循、二循循环水装置，平行挂两片，一个月后取出挂片，分别用10%的硝酸和15%的柠檬酸铵清洗挂片，干燥后观察两个挂片表面清洗效果是否一致，并分别计算腐蚀速率[5]，结果见表1。

表1 两种清洗液的挂片腐蚀速率 单位：mm/a

由表1 可知，两种清洗液的清洗效果是一致的，并且两种清洗液处理不锈钢挂片得到的腐蚀速率结果相近，说明了不锈钢挂片在取出后处理的过程中，可以用15%的柠檬酸铵代替10%的硝酸。

3.3 处理效果的比较

将两组新的经过前处理后的不锈钢挂片分别挂于中原石化一循装置不同位置处，编号5305、5306 为第一组，编号5307、5308 为第二组，一个月后分别观察两组腐蚀情况，其中第一组用10%的硝酸清洗处理，第二组用15%的柠檬酸铵清洗处理，观察处理情况，结果见图5～图7。

图5 两组新的经过前处理后的不锈钢挂片

图6 一循腐蚀不锈钢挂片

图7 两组新的经过处理后的不锈钢挂片

由图5～图7 可知，两组挂片的腐蚀效果是一致的，并且两种清洗液的清洗效果也是一致的，再次说明了不锈钢挂片在取出后处理的过程中，可以用15%的柠檬酸铵代替10%的硝酸。

4 结语

本文讨论了不锈钢挂片在取出后处理的过程中，通过比较15%的柠檬酸铵和10%的硝酸清洗挂片的效果。结果表明，两种清洗液的清洗效果是一致的，并且两种清洗液处理不锈钢挂片得到的腐蚀速率结果接近，证明了15%的柠檬酸铵能够代替10%的硝酸处理取出后的不锈钢挂片。

硝酸属于易制毒、易制爆化学品，对人体和环境的危害较大，并且需要特殊保存。柠檬酸铵是安全、环保、对金属腐蚀性小、效果优良的清洗剂，因此，在化工生产方面以及环境保护方面都有很大的利用价值，是值得使用的清洗剂。