1000MW燃煤機(jī)組水冷壁管腐蝕特性研究.pdf

1、隨我國(guó)電力需求的日益增長(zhǎng)和發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，1000MW等大容量高參數(shù)的超（超）臨界燃煤機(jī)組逐漸成為我國(guó)電力保障的重要力量。然而，參數(shù)越高，水汽循環(huán)對(duì)于雜質(zhì)侵入的容忍性也越低。尤其對(duì)于超（超）臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，由于其不具有汽包的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，侵蝕性陰離子進(jìn)入將對(duì)其經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。水冷壁作為電站鍋爐重要的受熱蒸發(fā)面，一旦發(fā)生故障將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。
　　本課題通過高壓釜內(nèi)靜態(tài)掛片實(shí)驗(yàn)，采用透反射金相

2、顯微鏡、X-射線衍射分析(XRD)、火焰原子吸收及掃描電鏡(SEM)等技術(shù)研究了1000MW超超臨界鍋爐水冷壁管在模擬還原性全揮發(fā)處理AVT(R)和含氧的氧化性水工況OT中的成膜特性，分析了不同工況下Cl-和SO42-對(duì)水冷壁管的腐蝕特性，比較了不同工況及運(yùn)行條件下水冷壁管腐蝕與成膜特性。研究結(jié)果如下:
　　(1)在300℃，8.5MPa不含Cl-和SO42-的模擬AVT(R)及OT工況中試片表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，表面生成黑色鈍化膜

3、且未發(fā)生點(diǎn)蝕。由于AVT(R)溶液為還原性無氧環(huán)境，反應(yīng)受試片表面化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)不均一性等因素的影響相對(duì)較弱，鈍化膜氧化物顆粒相對(duì)較小且均勻。模擬OT溶液為氧化性含氧環(huán)境，反應(yīng)受試片表面化學(xué)組分及組織結(jié)構(gòu)等因素影響相對(duì)較大，鈍化膜氧化物顆粒相對(duì)較大且在局部表現(xiàn)為不均勻狀態(tài)。
　　(2)在300℃，8.5MPa含Cl-、SO42-或Cl/SO42-的模擬AVT(R)和OT工況下，試片表面除生成黑色氧化膜外還發(fā)生不同程度的點(diǎn)蝕。在

4、模擬AVT(R)溶液中，殘余氧氣的影響基本可以忽略，侵蝕性離子的存在僅使試片發(fā)生少量點(diǎn)蝕。在模擬OT溶液中，氧氣和侵蝕性陰離子促進(jìn)了點(diǎn)蝕的發(fā)生和發(fā)展，鈍化膜的完整性被嚴(yán)重破壞。
　　(3)在450℃、25MPa的超臨界模擬OT工況下，試片表面主要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，表面形成黑色鈍化膜且未發(fā)生點(diǎn)蝕。溫度較高及少量氧氣的存在促進(jìn)了鈍化膜的形成和修復(fù)，減弱了試片表面化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)不均一性等因素對(duì)試片反應(yīng)的影響。在不含侵蝕性陰離子的超臨界模

5、擬工況下，形成的鈍化膜顆粒均勻且尺寸相對(duì)較大。在含侵蝕性陰離子的超臨界模擬工況下，由于無機(jī)鹽溶解度及解離度在超臨界條件下較低，Cl-和SO42-的腐蝕性較弱，試片表面形成少量深色斑點(diǎn)，但并未發(fā)生點(diǎn)蝕。另外，由于Cl和SO4不同的溶解特性，在測(cè)試條件下，在含Cl-工況溶液中的試片深色點(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)高于含SO42-工況中的試片。
　　(4)在300℃，8.5MPa含Cl-、SO42-或Cl-/SO42-的模擬AVT(R)和OT工況下，無論

6、模擬工況是否含有S，點(diǎn)蝕區(qū)域均有S存在;在含Cl-的模擬工況溶液中試片點(diǎn)蝕區(qū)域未檢出Cl的存在。測(cè)試條件下，試片在含或不含Cl-和SO42-的300℃、8.5MPa模擬OT和AVT(R)工況及450℃、25MPa不含Cl和SO42-的超臨界模擬工況中恒溫恒壓6h后，表面鈍化膜均為Fe3O4。
　　(5)水溶液中的溶解氧對(duì)于金屬的腐蝕具有雙重作用:在不含侵蝕性陰離子的模擬工況溶液中，溶解氧能夠促進(jìn)水冷壁管試片表面鈍化膜的形成;在含有

7、Cl-、SO42-的模擬OT工況溶液中它為陰極去極化劑，對(duì)于點(diǎn)蝕的發(fā)生和發(fā)展具有促進(jìn)作用，同時(shí)能夠促進(jìn)陽(yáng)極產(chǎn)物Fe2+的沉積。在相同Cl-、SO42-濃度下，模擬AVT(R)工況爐水中Fe含量高于模擬OT，且侵蝕性離子的加入并未明顯引起模擬AVT(R)工況溶液Fe含量升高。
　　(6)在模擬OT工況下，Cl-、SO42-的存在促進(jìn)了點(diǎn)蝕的發(fā)生和發(fā)展，還促進(jìn)了鈍化膜的溶解，隨侵蝕性陰離子濃度增加溶解促進(jìn)作用增加，且促進(jìn)溶解作用:Cl

8、-/SO42-＞ SO42-＞ Cl-。在侵蝕性陰離子含量相同的模擬OT工況下，相同離子對(duì)不同材料的促進(jìn)作用略有不同。隨測(cè)試時(shí)間增加，Cl-、SO42-的存在促進(jìn)模擬OT工況溶液中Fe含量增加。
　　(7)在三種測(cè)試條件下，氧化物顆粒大小和成膜情況為OT(450℃/25MPa)＞OT(300℃/8.5MPa)＞AVT(R)(300℃/8.5MPa)，顆粒均勻性O(shè)T(450℃/25MPa)＞ OT(300℃/8.5MPa), AVT