高溫氯鹽環(huán)境中金屬材料的腐蝕.pdf

1、垃圾焚燒是處理工業(yè)和市政固體垃圾的有效手段,它因能實現(xiàn)固體垃圾的無害化、減容化和資源化而在國內(nèi)外受到重視.但在處理垃圾過程中,焚燒設(shè)備受到的腐蝕問題也日益突出,很多設(shè)備的實際壽命達不到設(shè)計壽命.在垃圾焚燒環(huán)境中的各種腐蝕中,高溫氯化腐蝕得到研究人員的重視,因為垃圾中的氯含量很高,使得很多設(shè)備的提前失效與高溫氯化腐蝕有關(guān).垃圾焚燒環(huán)境中的氯化物包括Cl<,2>、HCl和沉積的氯鹽.其中很多氯鹽具有低熔點、高揮發(fā)性的特點,易以氣態(tài)形式對設(shè)備

2、進行腐蝕.目前低熔點氯鹽產(chǎn)生的蒸汽對材料腐蝕行為的研究很少.該文利用自制的氯鹽蒸汽發(fā)生設(shè)備,采用TGA(熱重分析),SEM(EDX),金相,EPMA,XRD等手段探討了在垃圾焚燒環(huán)境中幾種常見金屬材料在ZnCl<,2>、KCl、NaCl蒸汽環(huán)境中的高溫氧化行為和表面有KCl鹽膜存在條件下的高溫腐蝕行為,探討該條件下的腐蝕機制,為存在類似工業(yè)環(huán)境的選材和防護涂層的研究提供有益的研究結(jié)果和試驗數(shù)據(jù).含有少量ZnCl<,2>蒸汽的高溫氧化環(huán)境

3、中,很短的時間內(nèi)(6h)Fe、Cr、Ni均發(fā)生了明顯的加速腐蝕,腐蝕的速率均隨溫度的提高和ZnCl<,2>蒸汽濃度的提高而加快.腐蝕后的試樣均形成了疏松的、很厚的氧化膜,氧化膜與基體分離嚴重,氧化膜/基體界面往往有氯的富集.在高溫下,Ni、Cr的試樣由于金屬氯化物的流失出現(xiàn)動力學(xué)的減重現(xiàn)象.Fe-Cr合金在有ZnCl<,2>存在條件下也發(fā)生加速腐蝕,但腐蝕速率隨Cr含量的提高有所改善,但效果不大.含Al材料在有ZnCl<,2>蒸汽存在條

4、件下有很好的耐蝕性表現(xiàn),原因是試樣表面形成了保護性的Al<,2>O<,3>氧化膜.Fe、Cr、Ni在微量KCl蒸汽存在的高溫氧化環(huán)境中,同樣發(fā)生加速腐蝕,生成不具保護性的氧化膜.其原因是KCl蒸汽與試樣表面的氧化膜反應(yīng)生成Cl<,2>造成了活化氧化.而Fe-Cr合金隨著Cr含量的提高耐蝕性有所改善,但KCl蒸汽與試樣表面的Cr<,2>O<,3>反應(yīng)生成的低熔點復(fù)合氧化物K<,2>Cr<,2>O<,7>是Fe-Cr合金耐蝕性不高的重要原因

5、,因它破壞了Cr<,2>O<,3>氧化膜的保護性.氧分壓的降低有利于提高Fe、Cr、Ni的耐蝕性.在NaCl蒸汽的環(huán)境中,Fe-Cr合金中較高的Cr含量也沒有表現(xiàn)出很好的耐蝕性.在KCl鹽膜存在的條件下,碳鋼和低合金鋼在高溫下幾乎沒有保護性,不銹鋼、耐熱鋼及Ni基合金也沒表現(xiàn)出很好的耐蝕性.原因是KCl鹽膜與試樣表面的氧化膜及材料發(fā)生反應(yīng),生成了疏松的沒有保護性的氧化膜.與含鉻合金相比,富Al材料的耐蝕性較好,原因是活化氧化過程中易形成