题目：模拟地热水中不同金属管材腐蚀结垢规律及防护涂层研究

我国的地热储量极为丰富，全球性的四个地热带中有两条通过我国，但是地热资源由于受到开发成本和利用过程中技术的制约，比如地热水金属管道的腐蚀和结垢导致地热资源利用率下降等。因此，有效解决地热水系统中金属管材表面的防腐防垢等关键问题，对我国地热资源的利用具有重大的推动意义。本文针对地热水中金属管材的腐蚀结垢及其带来的热能效率下降等问题，在模拟中部平原地热水环境条件下，研究地热水中不同金属管材的腐蚀结垢规律，并且通过金属管材表面防护涂层技术的研究，为提高地热水环境中金属管材的使用寿命打下技术基础。试验中以660m、860m、1580m深的模拟地热水成分为研究环境，分析探讨了80℃、65℃、50℃下不同储层地热水的结垢速率，结垢物的组成以及微观形貌。1580m地热水在三个温度下结垢物的微观形貌为堆积在一起的“针状”结构，而660m、860m地热水微观形貌为排列疏松的“片状” 结构，80℃下1580m、860m、660m地热水的结垢率约为0.20g/L、0.027g/L 、0.016g/L。试验中研究了20号碳钢材料在80℃、65℃、50℃下三个不同储层地热水中的腐蚀质量变化，腐蚀速率，表面微观形貌。三个温度下碳钢在1580m地热水中的腐蚀速率分别为13 mg/d•m2、20 mg/d•m2、16 mg/d•m2，大于同温度下660m、860m的腐蚀速率。研究20号碳钢、镀锌钢、304不锈钢材料在1580m地热水中的腐蚀结垢质量变化，腐蚀结垢速率，基材表面的宏观与微观形貌，腐蚀结垢产物组成和腐蚀电位变化等。20号碳钢与镀锌钢表面的腐蚀结垢物比较致密并且与基材结合的结合力较强，可以有效的降低基材的腐蚀速率。而304不锈钢表面主要为“针状”的结垢物，该结垢物会优先沉积在不锈钢表面缺陷处，并且不锈钢表面的电位较正，不容易发生腐蚀。根据不同储层模拟地热水的结垢规律和不同金属管材在模拟地热水中的腐蚀结垢特点，设计制备一种环氧树脂-无机（地热水结垢成分参与的）杂化涂层，并且通过涂层对金属管材的腐蚀质量影响，涂层表面微观形貌等测试，发现含有结垢物的杂化涂层的耐腐蚀性要好于不含结垢成分的涂层，说明腐蚀结垢产物用于金属管材表面防腐蚀具有一定的作用。