Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)主要規(guī)格:
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燃煤電廠會帶來二氧化硫大氣污染,國家已經(jīng)強制性規(guī)定燃煤電廠必須使用煙氣脫硫裝置(FGD)。目前我國火電廠普遍采用濕式石灰石石膏法煙氣脫硫作為控制SO2排放的主要手段,其高脫硫效率、高可靠性、運行穩(wěn)定等優(yōu)點使它在煙氣脫硫技術(shù)中長期占據(jù)統(tǒng)治地位。
在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中,煙氣中含有SO2,HF,HC1和NOr等腐蝕性物質(zhì),造成嚴重的脫硫設(shè)備腐蝕,其中點蝕、縫隙腐蝕是最常見的腐蝕形式。近些年,隨著大家對FGD系統(tǒng)腐蝕問題的重視,越來越多的電廠采用高耐蝕合金為防腐蝕材料,特別是哈氏耐蝕合金C276和6-Mo超級奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。由于6-Mo超級奧氏體不銹鋼1.4529具有良好的耐腐蝕性,在FGD系統(tǒng)的某些區(qū)域可以替代C級合金。本工作采用電化學(xué)方法研究不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)的耐蝕性能,為煙氣脫硫裝置的選材提供有效的依據(jù)。
1、試驗
試驗材料為超級奧體不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926),其主要化學(xué)成分見表1。
將材料線切割成φ10mm的圓柱,經(jīng)表面清洗去除油污后,置于55℃的濃HNO3溶液中預(yù)鈍化90min,以避免縫隙腐蝕的干擾。鈍化試樣背面焊接導(dǎo)線后,工作面用環(huán)氧樹脂封裝,只露出工作面,用砂紙打磨至800號。
(1)極化曲線
極化曲線試驗采用標準的三極電極體系。輔助電極為金屬鉑電極;工作電極為試樣;參比電極體系為飽和甘汞電極(SCE)。文中若無特指電位均相對于SCE。將工作電極浸入試驗介質(zhì)中,電位穩(wěn)定后,開始掃描,掃描速率為5mV·min-1,點蝕電位為腐蝕電流密度在100μ·cm2時的電位值。
(2)電化學(xué)噪聲電化學(xué)噪聲測量采用CST500電偶腐蝕檢測儀,測量時采用兩支同樣材質(zhì)的奧氏體不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)工作電極(WE1,WE2)以及一個參比電極(SCE),采樣頻率為2Hz。
2結(jié)果與討論
2.1pH和SO42-對極化曲線的影響圖1為試樣在稀硫酸溶液中不同pH條件下的極化曲線。圖2為試樣在pH=3的不同硫酸溶液中的極化曲線。
由圖1可見,在稀硫酸溶液中,試樣的陽極極化曲線并未表現(xiàn)出明顯的活化-鈍化過度轉(zhuǎn)變特征,進入鈍化區(qū),且隨pH的降低,腐蝕電流密度逐漸增大。圖2表明,在pH=3(H2SO4調(diào)節(jié)),不同濃度SO42-溶液中,電極的極化曲線出現(xiàn)了活化-鈍化過渡區(qū)。此外,隨SO42-濃度的增加,其腐蝕電流密度增加,自腐蝕電位整體負移,說明高濃度的SO42-會加速不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)腐蝕。試樣在不同腐蝕體系中的動電位極化測試數(shù)據(jù)見表1。
2.2CI-濃度對不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)極化曲線的影響
圖3為試樣在不同濃度Cl-溶液中的極化曲線。由圖3可見,在該環(huán)境中,不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)的陽極極化曲線出現(xiàn)了明顯的點蝕現(xiàn)象,當(dāng)電極電位升高到某一臨界值(Eb)時,電流密度迅速增加。此外,隨著 Cl-濃度的升高,點蝕電位均明顯下降。目然電流密度增大,這些表明 Cl-容易成為不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)產(chǎn)生點蝕的誘因,且隨CI-濃度的增大,其發(fā)生點蝕的敏感性增強,腐蝕速度加快。 點蝕電位(Eb)和腐蝕電流密度值隨Cl-濃度變化關(guān)系如圖4所示。
2.3電化學(xué)噪聲
在50℃時,將不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)電極浸泡在pH為3,cr濃度為20g·L的腐蝕介質(zhì)中,并采集其108h的電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)。
(1)時域分析
由圖5可知,在浸泡初期,電流噪聲波動不是很大。浸泡24h后,有暫態(tài)峰出現(xiàn),噪聲電流波動幅度為20nA,且電流暫態(tài)峰呈現(xiàn)出快速增大緩慢降低的形態(tài),這種暫態(tài)峰被稱為“閃爍噪聲”,表明電極表面出現(xiàn)鈍化膜破裂/修復(fù)交替過程,電極表面出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)蝕點,出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是由于溶液中氯離子能優(yōu)先地有選擇地吸附在鈍化膜上,把氧原子排擠掉,使得電極表面鈍化膜中的陽離子結(jié)合成可溶性氯化物,導(dǎo)致鈍化膜的溶解和修復(fù)處于動態(tài)平衡;浸泡48h后,電流的波動振幅增大,暫態(tài)峰的的寬度增加,最大寬度有30S,說明點蝕的修復(fù)時間逐漸變長,不易鈍化;浸泡72h后,電流噪聲的波動更加劇烈,暫態(tài)峰不能明顯分辨,這說明隨著浸泡時間的延長,電極表面的鈍化膜不再鈍化,使得基底金屬裸露在腐蝕介質(zhì)中,隨之點蝕進入了穩(wěn)定期。
噪聲電阻Rn=av/a1,其中av,a1分別表示電位和電流噪聲的標準偏差。Rn是電化學(xué)噪聲時域分析的一個重要參數(shù),通常它與極化電阻R。具有一致性。Rn隨時間的變化如圖6所示,在1~48h內(nèi),噪聲電阻較大,且數(shù)值有波動,可能由于在此階段,電極表面處于鈍化膜的破裂和修復(fù)的交替過程;48h之后,噪聲電阻迅速變小,說明電蝕在加速發(fā)展,逐漸從亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變;浸泡50h后,噪聲電阻基本穩(wěn)定,則點蝕進入穩(wěn)態(tài)發(fā)展期。這與電流噪聲的時頻分析結(jié)果一致。
(2)頻域分析由時域譜圖變換得到電流噪聲頻域譜圖,如圖7所示。根據(jù)電流噪聲功率密度(PSDI)公式:lgPSD1—AI+K1lgf,其中:A1和K1分別為在噪聲強度和電流功率密度曲線傾斜部分的斜率。將PSD曲線的線性部分進行線性擬合,計算得到曲線傾斜部分的斜率,并分析PSD曲線的特征參數(shù),其數(shù)值變化見表2。由圖7可知,在浸泡24h后,功率譜密度曲線傾斜部分斜率為一1.45,且低頻區(qū)域出現(xiàn)白噪聲,表明電極發(fā)生點蝕;在48h之后,頻域圖的右側(cè)出現(xiàn)了高頻白噪聲,功率譜密度曲線傾斜部分斜率都大于一2,且隨浸泡時間的推移,斜率從一1.45增大到一0.59,表明電極表面的腐蝕速率加快,并且有穩(wěn)態(tài)的點蝕發(fā)生與發(fā)展。綜上所述,頻域分析結(jié)果與時域分析結(jié)果一致。
3總結(jié)
(1)隨溶液酸度和SO42-濃度的增加,不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)的腐蝕程度增加,但未出現(xiàn)點蝕。
(2)在Cl一體系中,不銹鋼會發(fā)生點蝕,且隨濃度的增加,其腐蝕的敏感性越強。在脫硫系統(tǒng)中,腐蝕體系中Cl一濃度較高,會對金屬防腐材料產(chǎn)生較強的腐蝕,則采用不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)作為防腐蝕材料時,需要參考環(huán)境中的Cl一含量。
(3)在吸收塔入口和煙氣擋板中,腐蝕環(huán)境中的Cl一質(zhì)量濃度一般會達到10000g·L-1通過電化學(xué)噪聲測試結(jié)果可知,不銹鋼Incoloy 926(1.4529/UNS N08926)在pH=3,Cl一質(zhì)量濃度為20g·L的溶液中發(fā)生點蝕,它不可作為吸收塔入口煙道干/濕交替處的防腐蝕材料,可考慮用于入口煙道頂部和兩側(cè)或煙氣擋板的防腐蝕襯里。
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