1000MW燃煤機組水冷壁管腐蝕特性研究.pdf

1、隨我國電力需求的日益增長和發(fā)電技術的不斷發(fā)展，1000MW等大容量高參數(shù)的超（超）臨界燃煤機組逐漸成為我國電力保障的重要力量。然而，參數(shù)越高，水汽循環(huán)對于雜質侵入的容忍性也越低。尤其對于超（超）臨界燃煤發(fā)電機組，由于其不具有汽包的結構特點，侵蝕性陰離子進入將對其經(jīng)濟安全運行造成嚴重威脅。水冷壁作為電站鍋爐重要的受熱蒸發(fā)面，一旦發(fā)生故障將造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至產生不良的社會影響。
　　本課題通過高壓釜內靜態(tài)掛片實驗，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-對水冷壁管的腐蝕特性，比較了不同工況及運行條件下水冷壁管腐蝕與成膜特性。研究結果如下:
　　(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)生電化學反應，表面生成黑色鈍化膜

3、且未發(fā)生點蝕。由于AVT(R)溶液為還原性無氧環(huán)境，反應受試片表面化學成分及組織結構不均一性等因素的影響相對較弱，鈍化膜氧化物顆粒相對較小且均勻。模擬OT溶液為氧化性含氧環(huán)境，反應受試片表面化學組分及組織結構等因素影響相對較大，鈍化膜氧化物顆粒相對較大且在局部表現(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)生少量點蝕。在模擬OT溶液中，氧氣和侵蝕性陰離子促進了點蝕的發(fā)生和發(fā)展，鈍化膜的完整性被嚴重破壞。
　　(3)在450℃、25MPa的超臨界模擬OT工況下，試片表面主要發(fā)生化學反應，表面形成黑色鈍化膜且未發(fā)生點蝕。溫度較高及少量氧氣的存在促進了鈍化膜的形成和修復，減弱了試片表面化學成分及組織結構不均一性等因素對試片反應的影響。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較大。在含侵蝕性陰離子的超臨界模擬工況下，由于無機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，但并未發(fā)生點蝕。另外，由于Cl和SO4不同的溶解特性，在測試條件下，在含Cl-工況溶液中的試片深色點的數(shù)量遠高于含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，點蝕區(qū)域均有S存在;在含Cl-的模擬工況溶液中試片點蝕區(qū)域未檢出Cl的存在。測試條件下，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，對于點蝕的發(fā)生和發(fā)展具有促進作用，同時能夠促進陽極產物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-的存在促進了點蝕的發(fā)生和發(fā)展，還促進了鈍化膜的溶解，隨侵蝕性陰離子濃度增加溶解促進作用增加，且促進溶解作用:Cl

8、-/SO42-＞ SO42-＞ Cl-。在侵蝕性陰離子含量相同的模擬OT工況下，相同離子對不同材料的促進作用略有不同。隨測試時間增加，Cl-、SO42-的存在促進模擬OT工況溶液中Fe含量增加。
　　(7)在三種測試條件下，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OT(450℃/25MPa)＞ OT(300℃/8.5MPa), AVT