火电厂直接空冷凝汽器可选材质腐蚀特性研究

摘要

在未来相当长一段时间内煤炭仍然是我国主要的一次能源消耗品，随着电力需求的日益增长，火力发电仍将是我国主导发电方式。根据我国北方地区富煤贫水的国情，不得不大力发展节水效益显著的直接空冷机组。目前已投运的直接空冷机组凝汽器管材普遍存在严重的流动加速腐蚀现象，导致凝结水中铁含量大幅度超标，严重影响了机组的安全经济运行，因此迫切需要研究新的、可以替代目前易腐蚀的20＃碳钢（20＃）的空冷凝汽器可选管材。
　　为此，本文自建了一套空冷凝汽器模拟装置，在模拟其实际运行状况下对可选用的20＃碳钢（20＃）、3004铝合金(3004)、304不锈钢(304))管材进行了腐蚀特性研究;包括腐蚀挂片、静态和动态极化曲线和动态交流阻抗测试等试验，分析了介质温度、溶解氧、pH和流速对两种材质腐蚀的影响，用SEM、EDS和XRD对腐蚀产物表面膜进行表征分析，探讨了其腐蚀机理，并从技术经济角度上进行了分析。研究结果如下:
　　在模拟静态挂片中，pH为7时20＃腐蚀速率是3004的20倍左右，是304的200倍左右，在pH为9时，20＃和3004腐蚀速率相差不大，是304的200倍左右。在pH为7和9时，动态挂片中，20＃的腐蚀速率比静态下大0.5～1倍，3004腐蚀速率在pH为7时与静态基本相同，pH为9时比静态下大0.5倍。在pH为7和9时，304腐蚀速率与静态基本相同。微观表征分析出3004和304表面形成了比较均匀致密的良好氧化膜，304膜层较薄。20＃表面腐蚀产物膜疏松容易脱落，表面也有明显的腐蚀坑。
　　在pH等于7时，3004在静态和动态下的的腐蚀电流密度最小，为20＃的1/4左右，304的1/4～1/2，pH等于9时，3004比20＃和304要大一个数量级，20＃在温度和溶解氧升高时有明显的提高，3004和304的变化相对不大。20＃的静态和动态电化学阻抗谱的容抗弧半径随着温度、溶解氧和流速的升高而减小，阻抗减小，耐腐蚀性变差，提高pH时正好相反。3004的容抗弧半径在一定范围内随着温度和溶解氧的升高而升高，流速的升高而减小，温度和溶解氧的升高对其膜的形成和厚度增加有利，3004表面膜的阻抗性能远远好于20＃，提高pH时，3004表面膜出现了溶解，并出现了双容抗弧，其耐腐蚀性能大大降低。304在静态和动态以及pH为7和9时都表现出优良的耐蚀性，温度、溶解氧和流速对其表面膜的阻抗影响相对较小。
　　初次投资采用304比20＃要高出1.8亿，3004比20＃只高出0.2亿元，从长期运行来看，采用3004是最具经济效益的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 火电厂采用直接空冷机组的发展状况

1．1．2 ACC机组存在的主要问题

1．1．3 直接空冷机组管道内壁腐蚀状况

1．1．4 直接空冷凝汽器可选用材质

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目的和意义

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究意义

1．4 本文研究的内容

第二章 模拟实验装置制备及实验方法和步骤

2．1 实验试剂、仪器及材料

2．2 实验装置及其试样制备和溶液的配制

2．2．1 模拟腐蚀实验装置

2．2．2 试样的制备及预处理

2．2．3 溶液的配制

2．3 实验方法

2．3．1 挂片失重法

2．3．2 电化学方法

2．3．3 试片微观分析法

第三章 直接空冷凝汽器可选材质腐蚀特性分析

3．1 三种材质的挂片腐蚀速率分析

3．1．1 静态挂片实验结果

3．1．2 动态挂片实验结果

3．2 三种材质的电化学腐蚀过程分析

3．2．1 静态极化曲线分析

3．2．2 静态交流阻抗谱分析

3．2．3 动态极化曲线分析

3．2．4 动态电化学阻抗谱分析

3．2．5 三种材质在静态和流动相中电化学腐蚀性能比较

3．3 模拟溶液中挂片腐蚀后的腐蚀产物膜微观表征

3．4 三种材质动态中流动加速腐蚀分析

3．5 三种材质工程应用经济性分析

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

附录