超临界水氧化系统中合金腐蚀研究

摘要

该文通过建立SCWO实验装置,对六种金属材料(1Cr18Ni9Ti、316、U2、Sanicro28四种不同级别的不锈钢,Ni825镍基合金,工业纯钛)在六种不同的SCWO介质(纯水,苯酚分解物,十二烷基苯磺酸钠分解物,对胺基苯酚分解物,敌百虫分解物,毒死蜱分解物)中的耐腐蚀性能和腐蚀规律进行了研究.所建立的SCWO腐蚀试验系统由进料部分、预热部分、反应部分、冷却部分、减压和排放部分、检测和控制部分六个子系统组成.腐蚀试样设置在反应器内.系统连续进料,连续排放,可在25MPa和450℃以下长期连续运转.其中,反应器的V形槽密封结构设计,并配用膨胀石墨填充的不锈钢缠绕密封垫,使反应器易于装拆腐蚀试样.腐蚀试验采取试样在不同的SCWO介质中暴露一定时间,用称重法测定腐蚀速率,用光学显微镜和SEM作腐蚀形貌分析,用EDAX测定腐蚀产物化学成份,用XRD测定腐蚀产物的相组成和结构,用XPS分析腐蚀试样表面化学成份.通过比较试验结果,分清对合金腐蚀起作用的介质因素,为确定腐蚀机理提供重要资料.该研究的创新之处在于:建立国内第一套用于材料腐蚀研究的连续式SCWO试验装置,反应器的密封结构有特色;选择不同化学组成的有机物作为SCWO分解试验的目标污染物,比较各分解介质中材料的腐蚀速度及腐蚀特点,从而搞清影响材料腐蚀的介质因素;根据不同温度下分解毒死蜱的腐蚀试验结果,发现超临界温度下不锈钢和镍基合金出现快速腐蚀,通过分析得出腐蚀是由于氯化物的高温挥发所致;发现钛在300℃以上分解毒死蜱的介质中有腐蚀发生,腐蚀产物主相是磷酸氧钛,腐蚀产物层下有孔蚀发生;对Cr<,2>O<,3>和TiO<,2>在高温氧化性介质中的热力学稳定性进行计算,预测结果与实验结果相符;提出SCWO系统合金腐蚀机理.

目录

文摘

英文文摘

第一章环境污染问题与超临界水氧化技术

1.1环境污染问题

1.2有机废料处理技术

1.3 SCWO工作原理

参考文献

第二章文献综述

2.1概述

2.2合金在SCWO介质中耐腐蚀性能研究

2.3陶瓷材料在SCWO介质中的耐腐蚀性

2.4高温高压氧化性水溶液中合金腐蚀热力学和动力学分析

2.5 SCWO系统设备防护技术的研究和开发

2.6相关领域的材料腐蚀研究

2.7高温高压水溶液中的腐蚀测量

2.8文献总结和问题的提出

参考文献

第三章超临界水氧化腐蚀试验系统的建立与实验研究方法

3.1连续式超临界水氧化腐蚀试验系统简述

3.2反应器的设计和制造

3.3系统运行

3.4实验研究方法及安排

参考文献

第四章高温高压氧化性介质中合金腐蚀热力学和动力学探讨

4.1前言

4.2氧化性水溶液介质中Cr2O3和TiO2溶解热力学分析

4.3高温腐蚀动力学探讨

4.4本章小结

参考文献

第五章不锈钢和镍基合金在高温高压纯水中的腐蚀

5.1前言

5.2各材料在高温水和超临界水中的腐蚀

5.3高温氧化性水介质中Fe-Cr-Ni合金腐蚀机理

5.4本章小结

参考文献

第六章合金在超临界水氧化苯酚过程中的腐蚀

6.1苯酚在SCWO中的降解过程

6.2碱性SCWO分解介质中的腐蚀

6.3酸性SCWO条件下的腐蚀

6.4亚临界氧化分解时的腐蚀

6.5结果分析和本章小结

参考文献

第七章SCWO分解含硫和含氮有机物过程中合金的腐蚀

7.1前言

7.2均匀腐蚀

7.3局部腐蚀

7.4腐蚀产物化学成份及机理分析

7.5本章小结

参考文献

第八章合金在SCWO分解含氯磷等多杂元素有机物介质中的腐蚀

8.1前言

8.2 1Cr18Ni9Ti不锈钢在分解敌百虫的介质中的腐蚀

8.3合金在分解农药毒死蜱过程中的腐蚀

8.4本章小结

参考文献

第九章不锈钢和镍基合金在SCWO介质中的腐蚀机理

9.1高温高压氧化性介质中合金的均匀腐蚀动力学

9.2不锈钢和镍基合金在高温高压氧化性介质中的孔蚀

9.3高温高压氧化性介质中不锈钢和镍基合金的腐蚀机理探讨

9.4本章小结

参考文献

第十章工业纯钛在SCWO介质中的腐蚀

10.1工业纯钛的基本性质

10.2 亚临界条件下钛的腐蚀

10.3超临界温度下钛的腐蚀

10.4局部腐蚀

10.5腐蚀机理探讨及本章小结

参考文献

结论

展望

攻读博士期间发表的论文

致谢