硫含量对燃煤锅炉合金烟气侧高温腐蚀行为影响研究

摘要

随着高硫煤的开采使用以及燃煤电站锅炉机组运行参数的提高，材料的服役环境变得更加复杂、恶劣，烟气侧高温腐蚀问题日益严重，这对火电机组的安全运行构成了严重威胁。因此，开展锅炉材料的煤灰/烟气腐蚀研究具有重要的意义。
　　本文在模拟实际锅炉燃烧环境中，对600℃级锅炉用奥氏体钢Super304H、TP347H FG和HR3C以及700℃级锅炉用备选高温合金CCA617、GH2984和Inconel740H等两大类过/再热器材料开展了一系列的腐蚀实验。采用增重法测量试样单位面积的重量变化，用带能谱（EDS）的扫描电镜（Hitachi-S4800 FESEM）分析氧化膜表截面形貌以及元素面分布，用X射线衍射仪（Shimazdu XRD-7000）表征腐蚀产物物相，旨在探究表面涂覆煤灰的上述材料在不同SO2含量中的腐蚀行为及腐蚀机理。
　　Super304H、TP347H FG和HR3C的腐蚀研究表明：材料在不同SO2含量中的腐蚀规律不同，随SO2含量的升高，材料的腐蚀明显加重。同一种材料在不同硫含量中的腐蚀产物基本相同：高Cr含量的HR3C，其腐蚀产物主要为Cr2O3；低Cr含量的Super304H和TP347H FG，腐蚀产物以Fer2O3为主。三种材料都生成FeCr2O4和内硫化物且随着硫含量的增加，硫化物富集现象明显加重。腐蚀归因于：低熔点的(Na, K)3Fe(SO4)3溶解腐蚀及氧化、硫化交互作用所致。
　　提高SO2含量同样加快了CCA617和GH2984的腐蚀进程，腐蚀层增厚并伴随破裂剥落现象的发生，内硫化腐蚀加剧。合金表面形成了多种氧化物，其组成与合金中所含的元素密切相关。CCA617以Cr2O3为主，及少量的(Ni, Co) Cr2O4、Al2O3和硫化物；GH2984主要是Fe2O3和Cr2O3，及少量NiCr2O4和硫化物。基于实验结果讨论了两种材料的腐蚀机理：GH2984的腐蚀失效过程与奥氏体钢相似；但CCA617受合金组分影响显著，含量高且易形成挥发性腐蚀产物的Mo元素显著恶化了CCA617的抗腐蚀性能。
　　另外，研究发现高Cr含量的HR3C和镍基Inconel740H在NaCl中发生了明显的加速腐蚀现象。提高合金中的Cr含量没有显著改善合金在氯化物熔盐中的抗腐蚀性能。这主要是因为Cr2O3可与NaCl直接反应生成挥发性的CrCl3和Cl2，导致合金出现严重的腐蚀损失。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 引 言

1.2 研究背景及意义

1.3 燃煤锅炉受热面烟气侧腐蚀研究进展

1.4 本课题研究目的和研究内容

1.5 本课题创新点

2 实验材料和实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 分析测试方法

2.4 技术路线图

3 气氛中硫含量对奥氏体钢腐蚀行为影响研究

3.1 引 言

3.2 腐蚀增重曲线

3.3 腐蚀产物物相

3.4 腐蚀产物形貌

3.5 讨论

3.6 本章小结

4气氛中硫含量对高温合金腐蚀行为的影响研究

4.1 引 言

4.2 腐蚀增重曲线

4.3 腐蚀产物物相

4.4 腐蚀产物形貌

4.5 讨论

4.6 本章小结

5 煤灰中NaCl对受热面合金腐蚀行为的影响研究

5.1 引 言

5.2 腐蚀增重曲线

5.3腐蚀产物物相

5.4 腐蚀产物形貌

5.5 讨论

5.6 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章