溴化锂溶液的腐蚀性质
溴化锂溶液是一种具有较强腐蚀性的物质。它对普通的金属材料,如碳钢、紫铜等都具有较强的腐蚀性。因此,在较长的一段时间内,由于腐蚀问题得不得很好的解决,溴化锂吸收式制冷机的发展受到很大的限制。
溴化锂溶液对金属材料的腐蚀,不仅大大缩短了制冷机的使用寿命,而且腐蚀产物,如铁锈、非凝性气体(氢气)等直接影响机组的性能和正常运行。因此,应该了解溴化锂溶液对金属材料的腐蚀性,从而提出防腐措施,这是溴化锂吸收式制冷机中的一个重要课题。经过大量的试验和研究,目前这一问题已基本得到了解决。
1.影响腐蚀的主要因素
试验证明,溴化锂溶液对金属的腐蚀与如下因素有关。
(1)氧的影响。无论是在实验室中的模拟试验,还是在机组中的实际试验都表明,只要与氧气接触,腐蚀就特别严重。例如,在溴化锂吸收式制冷机中,虽然发生器中溶液的温度和浓度都比较高,但因充灌溶液时,与氧接触的机会少,所以腐蚀就较小。而在吸收器上部和蒸发器水盘等部位,因在机组工作时会溅到溴化锂溶液,形成很稀的液膜,容易接触到氧,腐蚀就比较严重。因此,氧是促进腐蚀的重要因素。
(2)溶液的浓度。在常压下,随着溴化锂溶液浓度的降低,腐蚀加剧,因为稀溶液中氧的溶解度要比浓溶液大;而在低压下,金属材料的腐蚀率与溶液的浓度几乎没有什么关系,因为溶液中氧的含量都很低。
(3)溶液的温度。试验表明:不含有铬酸锂缓蚀剂的溴化锂溶液,对A3钢、紫铜和镍铜的腐蚀率都随温度的升高而增大;而对加油铬酸锂缓蚀剂的溴化锂溶液,则随温度的升高,A3钢的腐蚀率略有降低。这可能是铬酸锂在高温时的钝化性能比低温时好的缘故
(4)溶液的pH值。pH值是表示溶液酸碱度的指标。pH值等于7,溶液呈中性;PH值低于7呈酸性;pH值高于7则呈碱性。溶液的pH值可以用指示剂方便地测量出来,酸性溶液对金属材料的腐蚀当然很严重;对碱性溶液,当pH值处于8.0~10.2范围时,随着pH值的升高,钢的腐蚀率略有降低,紫铜则略有增大。但pH值过高,对A3钢和紫铜的钝化作用都不利,会加剧腐蚀的进行。试验表明,溴化锂溶液的pH值处于9.5~10.3的范围内,对金属材料,尤其是A3钢的缓蚀作用较为有利。
2.腐蚀机理
通过大量的试验表明,溴化锂溶液对金属材料的腐蚀,主要是由于氧的作用。铁和铜在溴化锂溶液中的腐蚀,与通常在碱性电解液中的腐蚀相类似,按以下反应方程式进行反应式(1a)、(2a)和(2b)主要以电化学途径进行。通常使用的溴化锂溶液是一种碱性电解液。金属铁在电解液中与氧作用,生成2价或3价的氢氧化铁,失去两个或三个电子,也就是说铁被氧化。四氧化三铁(Fe3O4)就是腐蚀产生的铁锈。铁失去的电子与溶液中的氢离子(H+)结合,生成非凝性气体氢气(H2)。铜在溶液中的情况也如此。在这里,氧是促进铁或铜失去电子的主要因素。没有氧,上述反应就无法充分进行。这就说明,在溴化锂吸收式制冷机组内,尽管各部位的情况不同,但在机组正常运行的条件下,即在无氧或缺氧的情况下,所反映出来的腐蚀率也相差不大。在机组中,吸收器上部和蒸发器水盘部位的腐蚀最严重,就是因为它们都不浸没在溶液中,而且与喷淋液珠间歇接触,因而电解液呈薄膜状,有利于氧的扩散。可见,隔绝氧气是最有效的防腐措施。

3.缓蚀剂
在溴化锂溶液中添加铬酸盐、钼酸盐、硝酸盐及锑、铝、铅的化合物,都可以有效地抑制溴化锂溶液对金属材料的腐蚀。溶液中的这种添加物称为缓蚀剂。试验证明,铬酸锂是一种很好的缓蚀剂。
在溶液中添加的铬酸锂,之所以能有效地抑制腐蚀的发生,是因为铬酸锂在金属表面形成保护膜的缘故。这可由下面的化学反应方程式看出

式中,氢氧化铬Cr(OH)3是保护膜的主要成分。
试验证明:A3钢和紫铜的腐蚀率都随铬酸锂浓度的增大而降低。这是因为铬酸锂的质量分数越大,钝化性能就越好。溶液中铬酸锂的浓度在0.1%~0.3%的范围内都有良好的缓蚀效果。
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