超超臨界機(jī)組鍋爐受熱面高溫硫腐蝕與磨損防護(hù)技術(shù)研究(編輯修改稿)
2024-12-08 21:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率為 %。 高溫硫腐蝕性能 高溫 硫酸鹽腐蝕性能 圖 2 是表面涂覆有 (Na,K)2SO4 鹽膜的 NiCr涂層與 2Cr13 基體在 700oC， %(SO2SO3)環(huán)境中的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線。 2Cr13 基體的腐蝕增重表現(xiàn)出直線增長(zhǎng)的規(guī)律，這主要是由于 2Cr13基體在腐蝕過(guò)程中不能在表面形成穩(wěn)定、致密的Cr2O3 膜，如圖 3 所示， 2Cr13 基體表面的腐蝕產(chǎn)物具有多孔、不連續(xù)的結(jié)構(gòu)特征。 EDS 點(diǎn)分析結(jié)果以及 XRD 衍射分析結(jié)果表明， 2Cr13 基體表面灰色相為 Fe2O3，靠近基體的灰色相則是含有少量 Cr 的富鐵氧化物，并存在以鐵為主的硫化物。夾雜在氧化 物中的暗色相是 Na、 K 和Fe 的硫酸鹽。疏松多孔的腐蝕產(chǎn)物導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)向基體快速擴(kuò)散，不斷產(chǎn)生新的腐蝕產(chǎn)物，從而導(dǎo)致了 2Cr13 基體腐蝕增重表現(xiàn)出直線規(guī)律。與 2Cr13 不同，超音速火焰噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層具有拋物線的規(guī)律。圖 4 是封孔 NiCr 金屬陶瓷涂層在 700oC， %（ SO2SO3）中腐蝕24 小時(shí)后的斷面形貌。其腐蝕產(chǎn)物主要是硫酸鹽，在表層疏松多孔的硫酸鹽與涂層之間沿涂層表面形成了富鉻氧化膜， EDS 能譜分析其成分可能為 Cr2O Cr3S4 的混合物，可見(jiàn)該層致密，可對(duì)其底部涂層形成有效保護(hù)。 此外，涂層中的陶瓷相能阻礙高溫硫酸鹽腐蝕的發(fā)生，這是由于陶瓷相或其氧化產(chǎn)物 Cr2O3 具有阻礙物質(zhì)擴(kuò)散的作用。細(xì)化陶瓷相顆粒，使其在涂層中更均勻分布將有助于提高其阻擋作用；盡管涂層表面仍形成了 NiSO4(Na,K)2SO4 共晶熔鹽 (主要是由于 Ni能外擴(kuò)散形成 NiO)，但是在腐蝕前沿的均勻分布的細(xì)小陶瓷相及其氧化產(chǎn)物 Cr2O3 有效阻擋了物質(zhì)擴(kuò)散，從而降低了涂層在腐蝕穩(wěn)態(tài)發(fā)展階段的腐蝕速度。 圖 2 2Cr13 基體與 NiCr 涂層在 O %(SO2SO3)環(huán)境中的高溫硫酸鹽腐蝕失重曲線 The mass gain rules for the sulphate corrosion behavior in %(SO2SO3) atmosphere of the 2Cr13 substrate and the NiCr cermet coating （ a） 1000X （ b） 2020X 圖 3 2Cr13 基體高溫硫酸鹽腐蝕 8 小時(shí)后的產(chǎn)物組織結(jié)構(gòu) The microstructure of corrosion product of 2Cr13 substrate after 8h high temperature sulphate corrosion 4 （ a） 500X (b)2020X 圖 4 封孔后的超音速火焰噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層的腐蝕產(chǎn)物組織結(jié)構(gòu) Microstructure of the corrosion product of HVOF sprayed NiCr cermet coating after 8h high temperature sulphate corrosion 硫化腐蝕性能 圖 5 所示為 2Cr13 與 NiCr 金屬涂層在H2H2S 環(huán)境中腐蝕 產(chǎn)物 增重規(guī)律。在硫化腐蝕過(guò)程中， 2Cr13 基體與超音速火焰噴涂涂層的腐蝕速率具有較大的差異， 2Cr13 基體具有較高的腐蝕速率，在經(jīng)過(guò) 40 小時(shí)腐蝕后，其腐蝕增重量是超音速火焰噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層的 14倍。這表明利用超音速火焰噴涂制備 NiCr 金屬陶瓷涂層并進(jìn)行封孔處理，可有效降低鍋爐管材的高溫硫化腐蝕速率。 圖 6 是 2Cr13 基體在 700oC, H21%H2S 環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò) 40 小時(shí)的腐蝕后，腐蝕產(chǎn)物厚度達(dá)到 500 微米或更厚。 腐蝕產(chǎn)物分為兩層 ： 外層為 FeS， 內(nèi)層是鐵的硫化物 (FeS，亮色相 )和鉻的硫化物 (Cr2S3，暗色相 )的混合層，且靠近合金基體，鉻硫化物含量增加。此外，貫穿腐蝕產(chǎn)物層出現(xiàn)許多垂直于表面的微裂紋。這些微裂紋以及腐蝕產(chǎn)物中的孔隙將導(dǎo)致腐蝕氣氛向界面 快速 擴(kuò)散，加速腐蝕過(guò)程。 圖 5 2Cr13 與 NiCr 金屬涂層 的硫化 腐蝕增重規(guī)律 The mass gain rules for the sulfuration corrosion behavior of the 2Cr13 substrate and the NiCr cermet coating （ a） 150X （ a） 500X 圖 6 2Cr13 基體 硫化 腐蝕產(chǎn)物組織 Microstructure of the
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