磁場處理作為循環冷卻水系統應用中備受關注的一種新型物理處理技術，其主要針對磁場、電磁場的抑垢和微生物生長等方面進行應用研究。

    本研究以循環冷卻水系統中不同金屬（不銹鋼、黃銅、碳鋼）為對象進行動態模擬試驗研究，并對試驗單元內整個金屬腐蝕體系進行電磁場處理，旨在探究電磁場對各金屬腐蝕的影響，為用戶選擇有效、合理的防腐對策提供理論參考。

    試驗部分

    1. 試驗材料

    304不銹鋼、68黃銅、16Mn碳鋼。

    2. 試驗裝置

    循環冷卻水動態模擬裝置見圖1，其中，電磁處理裝置示意圖見圖2。

    圖1 循環冷卻水模擬系統示意圖

    圖2 電磁處理裝置示意圖

    3. 試驗方法

    ● 靜態腐蝕試驗

    ● 動態腐蝕試驗

    試驗結果與分析

    1. 靜態試驗結果分析

    1.1 電磁處理有效性分析

圖3 碳鋼靜態試驗腐蝕速率圖

    由圖3可以看出：腐蝕速率所有曲線變化規律一致，但在電磁處理單元中，重復試驗的碳鋼b-d電極的腐蝕速率下降要比空白試驗快，當試驗進行到350min后下降趨勢則更為明顯。為進一步說明電磁處理作用，本研究利用積分法將測得的瞬時腐蝕速率轉換成平均腐蝕速率，然后計算得到緩蝕率接近10%。

    由此說明電磁場對碳鋼腐蝕具有抑制作用，也進一步為磁處理在金屬防護方面的研究提供有效性依據。

    1.2 電磁場頻率對腐蝕的影響

（a）低頻段

（b）中、高頻段

圖4 不同頻率下的碳鋼腐蝕速率

    由圖4可以看出：在試驗初期，碳鋼的腐蝕速率為整個試驗過程的最大值，隨著腐蝕情況逐漸穩定碳鋼電極開始鈍化。從電極腐蝕開始到鈍化過程中，隨著電磁場頻率的改變腐蝕速率也發生不同程度的變化，但規律性并不明顯。

    為此，將不同頻率的碳鋼腐蝕速率利用積分法轉換為平均腐蝕速率，與未加電磁場空白試驗結果對比發現：在50Hz條件下碳鋼的平均腐蝕速率最小，緩蝕效果最好，因此，選定50Hz作為動態試驗電磁處理的激勵頻率。

    2. 動態試驗結果分析

    2.1 腐蝕速率影響分析

    由圖5（a）、圖5（b）和平均腐蝕速率及緩蝕率表1可以看出：不銹鋼和黃銅均為耐蝕性較好的金屬材質，由于電磁場的作用，致使不銹鋼和黃銅表面的腐蝕速度加快，耐蝕性降低，并減緩了金屬表面的鈍化。

    由圖5（c）及表1可以看出，試驗初期碳鋼電極與流動介質相互作用致使腐蝕速率增加，經過150h左右電極表面腐蝕情況基本穩定，腐蝕速率逐漸趨于平緩下降；150h之后，電磁場處理電極較未處理電極的腐蝕速率明顯減小，且碳鋼電極平均腐蝕速率下降了2.44mpy，緩蝕率達到16.29%。

    由圖5（d）可以看出，不銹鋼經電磁處理后的耐蝕性下降，電極表面開始溶解，并在d區域出現明顯的點蝕坑；黃銅電極表面氧化膜在空白試驗中為黑色，經電磁處理后伴有藍綠色產物出現；而碳鋼電極c2比c1附著的腐蝕垢多且包裹緊密，起到抑制了表面腐蝕的作用。這與圖5（a）、6（b）和6（c）測量曲線分析一致。

    （a）不銹鋼腐蝕速率圖

    （b）黃銅腐蝕速率圖

    （c）碳鋼腐蝕速率圖

    （d）金屬腐蝕效果圖

    圖5 金屬腐蝕速率及效果圖

    2.2 金屬點蝕影響分析

    由于腐蝕速率不能表示出點蝕的生長情況，為分析電磁場對金屬點蝕的影響，本研究利用9030PLUS測量儀的點蝕分析功能，分析了各金屬材料的點蝕傾向。

    具體分析方法為：設定金屬點蝕傾向與腐蝕速率比值為k，當k值小于1時，點蝕傾向小于或接近腐蝕速率；如果k趨近于零，金屬產生輕微點蝕；當k值大于1時，點蝕傾向大于腐蝕速率且不穩定，金屬點蝕傾向較大；如果k大于10或很不穩定，這說明金屬產生了嚴重點蝕。

    由表2和圖5中金屬腐蝕速率測量曲線可以看出：空白試驗中，三種金屬電極k值范圍均小于或接近1，此時點蝕傾向讀數低于腐蝕速率讀數，說明點蝕傾向很小甚至可以忽略。經電磁場處理后，碳鋼k值變化不明顯，這是由于受磁矩的影響，碳鋼的點蝕傾向隨著腐蝕速率的降低而減小；而不銹鋼和黃銅經電磁作用后k值均大于1且波動范圍較大，說明不銹鋼和黃銅的點蝕傾向讀數高于腐蝕速率讀數，此時金屬表面可能出現大面積的麻點，但還未向縱深方向進行，如果繼續發展，點蝕將成為腐蝕的主要形式。

    結論

    （1）通過碳鋼的靜態和動態試驗，表明電磁場處理對碳鋼腐蝕有一定影響，碳鋼因材料性質會在電磁場作用下使鐵磁性離子受磁矩作用而更容易吸附在金屬表面，從而阻礙與介質溶液的相互作用，使得腐蝕速率及點蝕跡象均得到緩解，試驗表明了電磁場對碳鋼材料具有抑制腐蝕的作用。

    （2）電磁場對不銹鋼和黃銅材質的腐蝕體系起到了強化傳質的作用，使金屬表面的溶解速度加快，誘發點蝕的帶電離子遷移更容易進行，致使不銹鋼、黃銅的腐蝕速率加快及點蝕傾向增大，從而降低這兩種金屬在溶液中的耐蝕性。

    （3）本研究通過對不銹鋼、黃銅、碳鋼的腐蝕速率進行動態模擬試驗，表明了電磁場對各金屬腐蝕的影響，為用戶選擇有效、合理的防腐對策提供了理論參考。