超临界机组硫酸根的腐蚀.ppt

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1、1,Company Logo,2011.10,主讲人：朱志平教授,Copyright by ARTCOM PT All rights reserved.,超临界机组硫酸根的腐蚀,2,目录发展高参数机组的意义国内外对超临界机组硫酸根的控制硫酸根的来源及危害硫酸根研究的现状及意义,超临界机组硫酸根的腐蚀,3,发展高参数机组的意义,超临界机组硫酸根的腐蚀,随着经济的发展对电力的需求越来越大，2010年底，全国总的装机容量达到9.6亿千瓦，以火力发电为主（占国内发电量的80%），且机组容量也不断增大，从300MW、600MW向1000MW、1200MW增长，压力等级从亚临界向超临界、超超临界发展。,4

2、,超临界机组硫酸根的腐蚀,5,目前常规的超临界机组参数一般为24.2MPa/538/538、24.2MPa/538/566或24.2MPa/566/566三种。目前国内超临界机组主要采用538/566和566/566两种。,超临界机组硫酸根的腐蚀,6,国内外对超临界机组硫酸根的控制,超临界机组硫酸根的腐蚀,目前火力发电机组所采用的水汽质量标准GB/T 12145-2008、DL/T 912-2005，以及加氧导则DL/T 805.1-2002中都对SO42-不作要求，但随着超（超）临界机组的发展,大多数在役的600/1000 MW超（超）临界机组在运行过程中都对水汽中的SO42-进行监测，并制

3、定自己的厂级控制指标。,7,表1目前对超临界和超超临界机组的SO42-控制指标。,超临界机组硫酸根的腐蚀,8,硫酸根的来源及危害,超临界机组硫酸根的腐蚀,来源,9,在超临界条件下，蒸汽已具备和水一样的溶解特性。各种盐、酸、碱和金属腐蚀产物等物质在蒸汽中的溶解度随蒸汽压力不同，可以从微克升级变化到毫克升级。压力越高，蒸汽的溶解携带能力越强。国外曾发现在运行的超超临界机组的水冷壁蒸发段上部、再热器、汽轮机叶片以及高压加热器的汽侧处发现有沉积物，沉积物的主要成分为钠盐，阴离子为硫酸根。,超临界机组硫酸根的腐蚀,危害,10,强酸阴离子部分可能会随阳离子沉积在汽机叶片上，而不沉积在汽机叶片上的部分强酸阴

4、离子就有可能溶解在汽轮机低压缸的初凝结区的液滴内，对该部位的叶片及金属部件产生应力腐蚀、点蚀或产生腐蚀疲劳裂纹。在上述沉积物中，最常见的是Na2SO4和 NaOH，这类物质溶解在蒸汽中后，会对后续的过热器、再热器及汽轮机产生腐蚀影响。,超临界机组硫酸根的腐蚀,11,对硫酸根腐蚀研究的现状及意义 SO42-是含氧化阴离子，其在常温下将促进不锈钢材料的钝化，降低含Cl-溶液中不锈钢的点蚀趋势。El-Naggar研究发现，常温下，SO42-间接影响阴极反应，加速阴极钝化速率，直接影响阳极反应，减缓阳极溶解。,超临界机组硫酸根的腐蚀,现状,12,Uhig等发现SO42-使18Cr-8不锈钢的点蚀电位正

5、移。随着溶液中SO42-浓度的增加，316L不锈钢的亚稳态点蚀电位和稳态点蚀电位都呈直线增加。Pistorius和Burstein对低浓度下SO42-对点蚀的影响进行了研究，他们发现加入SO42-将抑制Cl-溶液中304不锈钢的点蚀。,超临界机组硫酸根的腐蚀,13,Y.L.Chou等对含Cl-溶液中，SO42-对Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的点蚀电位和临界点蚀温度的影响进行了研究，结果表明，当SO42-/Cl-高于0.5时，随着SO42-浓度的增加，Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的点蚀电位增加，临界点蚀温度升高。,超临界机组硫酸根的腐蚀,14,T.Hong

6、等0.5M NaCl溶液中加入不同浓度的 Na2SO4，采用交流阻抗谱对430不锈钢的点蚀初期阶段进行测定，在一个给定的钝化区域范围内，Warburg阻抗系数随着Na2SO4浓度的增加而降低，这是由于SO42-浓度增加，不锈钢表面的亚稳态点蚀区的数量减少而导致的。而且，亚稳态点蚀电位与溶液中的含量成函数关系：Em=59log（SO42-）-114。,超临界机组硫酸根的腐蚀,15,在酸性NaCl溶液中加入SO42-，304不锈钢表面没有出现点蚀，这是由于SO42-与Cl-之间存在竞争吸附，减少了不锈钢表面吸附的Cl-，从而抑制点蚀。P.Q.Zha-ng等认为如果点蚀表面吸附了大量的SO42-，那

7、么Cl-的有效吸附区域将大大缩小，Cl-加速金属水解的能力降低，蚀点的扩展速度降低，因此点蚀扩展动力学的控制因素即为点蚀表面SO42-与Cl-之间的竞争吸附。,超临界机组硫酸根的腐蚀,16,SO42-对缝隙腐蚀有抑制作用。研究发现在70下的4%NaCl溶液中加入，随着SO42-浓度的增加，254SMO不锈钢的临界缝隙腐蚀电位升高。H.P.Leckie提出SO42-抑制缝隙腐蚀的原因是SO42-具有提高溶液电解的作用。,超临界机组硫酸根的腐蚀,17,但是，SO42-并不是在任何环境下都表现出钝化作用。Larson和Skold认为SO42-和Cl-一样都是侵蚀性离子，水的腐蚀性取决于Cl-和SO4

8、2-与HCO3-之间的浓度比。廖家兴等发现SO42-对316不锈钢材料的点蚀有两种作用，即加速点蚀和抑制点蚀。,超临界机组硫酸根的腐蚀,18,Moayed和Newman发现，向氯化物溶液中加入 SO42-，不锈钢的临界点蚀温度会下降。Deng等指出，在含SO42-的0.5%氯化物溶液中的316不锈钢的临界点蚀电位主要取决于SO42-的浓度，当SO42-含量低于0.42%时，临界点蚀电位呈下降趋势，当SO42-含量高于0.42%时，材料的临界点蚀电位高于不含SO42-溶液中的临界点蚀电位。,超临界机组硫酸根的腐蚀,19,在不同的环境中，SO42-对不同的材料有不同的作用。高氮含量的不锈钢在中性N

9、aCl溶液中会形成稳定的钝化膜，随着溶液中加入H2SO4，钝化膜的稳定性下降；同时，与酸性NaCl溶液中形成的钝化膜相比，该不锈钢在酸性Na2SO4中形成的钝化膜的保护性能更优秀。,超临界机组硫酸根的腐蚀,20,Y.Y.Chen等通过腐蚀试片表面的SEM图明显观察到，在常温1N H2SO4溶液中，304不锈钢无点蚀，但是高熵合金表面却发生了全面腐蚀。在0.1 molL-1 Na2SO4+0.01 molL-1 HCl溶液中，随着Na2SO4浓度的增加，1Cr18Ni9Ti的点蚀电位增大，而316L不锈钢的点蚀电位则稍有降低。这说明SO42-能抑制1Cr18Ni9Ti的点蚀，却加速316L不锈钢

10、的点蚀。,超临界机组硫酸根的腐蚀,21,但在作为凝汽器冷却水的模拟淡水中，SO42-的加入使得316L不锈钢和304不锈钢的点蚀电位都出现正移，减缓材料的腐蚀。在高温碱性溶液中，SO42-阻碍碳钢表面钝化膜的形成，加速碳钢的溶解。在低硬度循环冷却水中，SO42-的存在却会抑制Cl-的侵蚀作用，点蚀电位升高。,超临界机组硫酸根的腐蚀,22,锅炉安全是国家公共安全的重要组成部分。在电力系统安全事故中，由于锅炉腐蚀而造成的破坏事故占相当的比例。据资料统计，近20年中我国共记录了40533次锅炉管子损坏事故，其中80%的炉管故障造成了电厂的事故停机。而其中有40发生在水冷壁管，30%发生在过热器，15

11、%为再热器，10%为省煤器，5%为旋风燃烧器，而其中“四管”问题主要与沉积物超标有关。,超临界机组硫酸根的腐蚀,意义,23,高参数、大容量机组更加重视锅炉运行的安全性、性能的先进性和运行的经济性。虽然目前高参数大容量机组的水质纯化技术越来越先进，但由于超临界水状态的变化以及运行腐蚀的发生，因为锅水中杂质锅炉“四管”爆破现象仍旧频繁发生，给发电企业带来了巨大的经济损失，产生了不良的社会影响。保证电站锅炉安全，防止和减少事故，对于维护生命财产安全和经济运行安全，促进经济社会又好又快发展，具有重大意义。,超临界机组硫酸根的腐蚀,24,谢谢！,超临界机组硫酸根的腐蚀,25,超临界机组硫酸根的腐蚀,26,超临界机组硫酸根的腐蚀,