论文部分内容阅读
HR3C钢和Super304H钢因具有持久强度高、组织稳定性好、抗蒸汽氧化及高温耐蚀性能良好等优点,符合超超临界锅炉对高的蒸汽压力和温度的要求,成为锅炉过热器和再热器高温段材料的首选。上述部位在近火侧受腐蚀性气体、熔盐、煤灰颗粒等共同作用,易发生高温腐蚀及磨损,使得管壁减薄、炉管受损,给生命安全和经济发展带来巨大隐患。本文在贴近炉管近火侧工况的模拟环境中开展了上述两种材料的一系列热腐蚀实验。应用增重法绘制腐蚀动力学曲线,分析材料腐蚀速率的变化；结合X射线衍射仪、扫描电镜(能谱分析)等手段对上述两种材料在腐蚀过程中形成的产物相、截面形貌特征以及元素分布等进行分析,旨在探讨表面涂覆硫酸盐的HR3C钢和Super304H钢在静态空气中在不同温度下的腐蚀行为及腐蚀机理。研究结果如下：HR3C钢在烟侧腐蚀过程中,经历了高温氧化和硫酸盐腐蚀两个过程。高温氧化产生具有保护作用的氧化层,主要成分是氧化铬和氧化铁,氧化增重使得动力学曲线呈现上升趋势；随着腐蚀时间的延长或者腐蚀温度的升高,硫酸盐与氧化铬的反应加剧,产物Na4(CrO4)(SO4)的挥发引起动力学曲线的下降,破坏氧化层的结构,硫酸盐还在基体处引起内硫化内氧化,对基体产生破坏。Super304H钢经历了与HR3C钢相类似的腐蚀过程。腐蚀前期以高温氧化为主,形成的氧化层以铁氧化物为主,铬氧化物为辅,腐蚀动力学曲线由于氧化增重呈现上升趋势,由于Na4(CrO4)(SO4)的挥发呈现不同程度的下降；氧化层的致密性随着腐蚀时间的延长和腐蚀温度的升高而降低,基体同样出现内硫化和内氧化现象,在750℃后期甚至出现了再氧化现象。HR3C和Super304H在实验条件下发生了第二类低温热腐蚀：实验温度下形成低熔点共晶体Na2ONa2S04,此共晶体于实验条件下发生熔融,与腐蚀初期产生的氧化物发生反应生成具有挥发性的Na4(CrO4)(SO4).随着腐蚀时间的延长、腐蚀温度的升高,氧化膜被破坏程度加剧,同时硫酸盐与基体的进一步接触,在基体贫铬区处引起内硫化、内氧化,并产生裂纹及孔洞,对基体造成破坏。两种材料耐腐蚀特性的比较表明：Cr对材料抗硫酸盐腐蚀行为产生显著影响。与Super304H (20%Cr)相比,相同实验条件下HR3C (25%Cr)的氧化速率慢,硫酸盐与氧化物反应弱、硫酸盐对基体破坏作用小。HR3C抗硫酸盐腐蚀性能优于Super304H钢。