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邯钢40Cr圆钢在KCl.NaCl熔盐体系中的腐蚀电化学行

作者:www.40cryg.cn 发布于:2020/7/30 8:29:40 点击量:

生物质电厂是一种重要的、绿色的可再生能源利用设施,环保高效。但由于其燃料中碱性物质含量高,在利用焚烧生物质燃料安全发电过程中形成的碱金属氯化物附着在锅炉水冷壁、过热器等换热管管壁上,在高温环境下易于形成低熔点的复合盐,使管壁发生严重的热腐蚀。

研究人员采用电化学方法对生物质电厂锅炉过热器常用管材邯钢40Cr圆钢进行熔盐热腐蚀研究,通过极化曲线及交流阻抗谱分析了材料熔盐热腐蚀机理和过程,探究了熔盐体系内温度对材料耐腐蚀性能的影响及规律,并获得了邯钢40Cr圆钢熔盐热腐蚀热力学参数,以期对生物质电厂在过热器管材方面的腐蚀防护提出理论依据和技术支持。

试材为邯钢40Cr圆钢其化学成分(质量分数,%):C0.08~0.12,Si0.020~0.50,Mn0.30~0.60,S≤0.02,Cr8.00~9.50,Ni≤0.40,Mo0.85~1.05,V0.18~0.25,P≤0.02,余量Fe。首先将试材加工成50mm×25mm×2mm,依次用60~5000目金相砂纸打磨至镜面光滑,然后用乙醇、丙酮溶液清洗,用滤纸吸干后放置在干燥箱中150℃干燥2h。

腐蚀熔盐为KCl.NaCl(二者质量比为1:1)共晶体盐,将邯钢40Cr圆钢在800℃腐蚀熔盐中浸泡不同时间后,分别测量T91钢在800℃KCl.NaCl熔盐中的极化曲线和交流阻抗谱,并根据极化曲线计算自腐蚀电位Ecorr及线性极化电阻Rp。试验结果表明:

(1)邯钢40Cr圆钢在高温KCl.NaCl熔盐热腐蚀中,自腐蚀电位Ecorr及线性极化电阻Rp随着腐蚀时间的增加出现不同程度的漂移,到腐蚀后期Ecorr与Rp逐渐增加,并达到一稳定值,说明邯钢40Cr圆钢的表面逐渐形成了较稳定、保护性较强的氧化膜,使其腐蚀速率逐渐减小。

(2)在腐蚀初期,邯钢40Cr圆钢腐蚀较快,其腐蚀电化学阻抗谱呈典型的Warburg阻抗特征,即电化学反应速度受氧化剂粒子在熔盐/试样界面中的扩散控制;随着腐蚀的进行,在邯钢40Cr圆钢的表面逐渐形成FeCr2O4晶间石型氧化膜,腐蚀速率显著降低,腐蚀后期电化学阻抗谱呈显著的双容抗弧特征,即反应速度主要受金属腐蚀荷电粒子在氧化膜中的迁移速率来控制。

(3)随着反应温度的升高,邯钢40Cr圆钢的腐蚀电流密度逐渐增加,材料的耐腐蚀性减弱,电极反应速度常数与温度之间的关系满足Arrhenius公式,邯钢40Cr圆钢在KCl.NaCl熔盐中的热腐蚀电化学反应活化能为33.235kJ/mol。


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