冷却水水样检测中腐蚀挂片的失重法检测步骤及计算

腐蚀挂片失重法是冷却水系统腐蚀监测的经典可靠方法，通过测定挂片浸泡前后的重量变化计算均匀腐蚀速率，直接反映冷却水对金属的腐蚀程度，广泛用于工业循环水的日常监测与缓蚀剂效果评价。本文详细拆解其检测步骤与计算逻辑，为从业人员提供实操指引。

腐蚀挂片的前期准备

挂片材质需与监测系统金属一致，常用Q235碳钢（对应管道）、304不锈钢（对应换热器），需符合GB/T 18175等标准。规格通常为100mm×25mm×2mm，表面用600-1000目砂纸沿同一方向打磨至光洁无划痕，去除氧化皮与毛刺。

打磨后需除油：将挂片放入无水乙醇或丙酮中超声清洗10-15分钟，去离子水冲洗后，60-80℃干燥箱干燥2小时至恒重，用0.1mg精度分析天平称初始重量m0，置于干燥器保存。

试验系统搭建与挂片安装

试验装置需模拟实际运行条件：动态装置含循环泵、流速控制器（0.5-1.5m/s）、恒温水箱（30-40℃）。挂片用聚四氟乙烯绝缘挂钩固定，避免与其他金属接触，防止电偶腐蚀干扰。

水样需具代表性：现场监测从循环水进/回水管、换热器进出口取水；实验室模拟按实际参数（pH7.5-8.5、硬度200-500mg/L CaCO3计、氯离子≤200mg/L）配置，确保条件一致。

挂片浸泡与运行监测

浸泡时间7-30天：腐蚀速率＞0.1mm/a时缩短至7-14天，低速时延长至21-30天，保证重量变化可测。浸泡中装置需连续运行，避免停机导致水质波动。

日常监测关键参数：每天测pH（波动≤0.5）、电导率（反映总溶解固体）、氯离子浓度（≤200mg/L，过高加速点蚀）；记录温度、流速，偏离设定值及时调整。

挂片取出与后处理

浸泡结束后，关闭装置冷却至室温，用镊子轻取挂片，避免碰撞脱落腐蚀产物，立即放入去离子水烧杯防止二次腐蚀。

腐蚀产物用缓蚀除锈液处理：5%盐酸+0.5%六次甲基四胺，浸泡至金属本色露出（≤30分钟，防盐酸腐蚀基材）。处理后去离子水冲3次，无水乙醇超声脱水5分钟，60-80℃干燥2小时至恒重，称腐蚀后重量m1。

失重法计算与结果验证

首先算重量损失：Δm = m0-m1（单位g，若m1＞m0需重新除垢）。均匀腐蚀速率V（mm/a）公式为：V = (Δm×87600)/(ρ×A×t)，其中ρ为挂片密度（碳钢7.85g/cm³、不锈钢7.93g/cm³），A为挂片表面积（长方体=2×(长×宽+长×厚+宽×厚)，单位cm²），t为浸泡时间（单位h），87600是小时转年的系数（1年=8760h，结合单位转换推导）。

举例：Q235挂片m0=10.2568g，m1=10.2012g，A=55cm²（10cm×2.5cm×0.2cm），t=168h（7天），ρ=7.85g/cm³。Δm=0.0556g，代入得V=(0.0556×87600)/(7.85×55×168)≈0.067mm/a，符合≤0.1mm/a的工业要求。

结果需平行样验证：同一条件放3-5片挂片，计算各片腐蚀速率，相对标准偏差（RSD）≤10%才有效。RSD=（标准偏差/平均值）×100%，标准偏差S=√[Σ(Vi-V平均)²/(n-1)]，n为挂片数量。