燃?xì)饫淠鞅砻婺臀g材料的制備及腐蝕行為研究.pdf

1、隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施，天然氣利用設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通常，燃?xì)饫迷O(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，冷凝壁面易遭受冷凝介質(zhì)的腐蝕從而導(dǎo)致設(shè)備的工作壽命縮短。因此，防腐和傳質(zhì)、傳熱強(qiáng)化技術(shù)是解決燃?xì)饫迷O(shè)備腐蝕問(wèn)題及設(shè)備研發(fā)的關(guān)鍵。
　　首先，通過(guò)化學(xué)鍍制備出Ni-Cu-P、Ni-Mo-P與Ni-W-P等多元合金鍍層，考察了其在天然氣冷凝液中的耐腐蝕性能，結(jié)果表明合金元素性質(zhì)和鍍液性質(zhì)對(duì)化學(xué)鍍層的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生重要影響。所制備的化學(xué)鍍Ni-

2、P與Ni-Cu-P合金呈非晶態(tài)，而Ni-Mo-P和Ni-W-P則為混晶態(tài)。Ni-Cu-P鍍層表面平滑，晶粒細(xì)化;Ni-W-P和Ni-Mo-P鍍層表面較粗糙，結(jié)構(gòu)較致密;與其他合金相比，Ni-Cu-P鍍層耐煙氣冷凝介質(zhì)腐蝕性最強(qiáng)，是銅質(zhì)冷凝換熱器的最佳保護(hù)鍍層。
　　其次，通過(guò)考察穩(wěn)定劑性質(zhì)、還原劑和CuSO4濃度、介質(zhì)溫度及熱處理溫工藝對(duì)Ni-Cu-P鍍層的形貌，結(jié)構(gòu)與性能的影響，結(jié)果得出化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，CuSO4濃度的升高導(dǎo)致鍍層

3、中Cu含量增加而Ni、P元素含量則下降，鍍層結(jié)構(gòu)的晶化過(guò)程導(dǎo)致鍍層的耐腐蝕性下降。鉬酸鈉作穩(wěn)定劑時(shí)，Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性最強(qiáng)。鍍液中次磷酸鈉濃度增大，Ni-Cu-P鍍層中P含量升高，耐腐蝕性能增強(qiáng)。鍍液中適量引入稀土Ce4+可使鍍層晶粒細(xì)化，鍍層表面致密光滑，耐蝕性能增強(qiáng)，過(guò)量的Ce4+濃度反而不利于鍍層的沉積。熱處理可改善Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性，低于300℃下熱處理導(dǎo)致Ni-Cu-P鍍層為非晶態(tài)，從而進(jìn)一步改善鍍層耐蝕性;進(jìn)

4、一步提高溫度至400℃時(shí)，Ni-Cu固溶體和Ni5P2相易在鍍層內(nèi)部析出，鍍層電位分布不均削弱了鍍層耐蝕性能;相比之下，500℃熱處理易導(dǎo)致鍍層內(nèi)部Ni3P相沉積，晶粒增大，表面電位均勻，耐蝕性提高。
　　再次，通過(guò)考察冷凝介質(zhì)溫度、成分、陰離子濃度等對(duì)Ni-Cu-P鍍層腐蝕行為的影響，發(fā)現(xiàn)Ni-Cu-P鍍層的耐蝕機(jī)理為:鍍層表面的Ni發(fā)生選擇性溶解，P和Cu得到富集，P富集的形成進(jìn)一步抑制了鍍層腐蝕過(guò)程的進(jìn)行。在鍍層中引入少量銅

5、，不僅可加速富P層的形成過(guò)程，而且使鍍層析氫過(guò)電位增高，從而使合金鍍層的耐蝕性能增強(qiáng)。腐蝕介質(zhì)溫度的升高，Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性下降。此外，陰離子的性質(zhì)對(duì)鍍層的耐蝕性也產(chǎn)生重要影響，在較低的離子濃度下，NO3-離子的氧化作用在促進(jìn)鍍層鈍化方面起主導(dǎo)作用，而在較高的離子濃度下，Cl-和SO42-較強(qiáng)的化學(xué)吸附作用促進(jìn)富P層鈍化膜的形成。
　　最后，通過(guò)熔煉法制備了鋁硅合金并通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化法在鋁硅合金表面制備了稀土轉(zhuǎn)化膜，考察了工藝

6、參數(shù)對(duì)稀土轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)與耐燃?xì)饫淠橘|(zhì)腐蝕性能的影響，結(jié)果表明:鋁硅合金中含硅13％的情況下，鋁硅合金共晶體易在集體中均勻沉積，此時(shí)合金耐蝕性較強(qiáng)。進(jìn)一步增加硅含量，易導(dǎo)致纖維狀的共晶體減少，此時(shí)，塊狀初晶硅則析出，導(dǎo)致合金電位分布不均，從而加速了合金的局部腐蝕。
　　最佳的鋁硅合金鈰轉(zhuǎn)化膜的工藝參數(shù)如下:硝酸鈰:14g/L;高錳酸鉀:1.5g/L;過(guò)硫酸鉀:1.0g/L;氟化鈉:0.8g/L;轉(zhuǎn)化液pH值:2;轉(zhuǎn)化時(shí)間:1h，轉(zhuǎn)化