超临界水蒸汽下电站金属氧化腐蚀特性研究

发布时间：2017-11-07 13:11

  本文关键词：超临界水蒸汽下电站金属氧化腐蚀特性研究

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【摘要】：随着能源危机和环境问题日益加剧,我国致力于发展超超临界发电技术,提高火电机组效率,降低发电煤耗,减少污染物排放,实现中国煤炭资源清洁高效利用。电厂爆管停炉是我国超临界机组运行中面临首要问题,严重影响电厂安全运行。我国提出的700℃计划,对电站锅炉管道材料在超临界水蒸汽环境下腐蚀性研究有着更高要求。本文以TP347HFG、HR3C两种电站过热器常用奥氏体钢作为研究对象,研究其在550,600℃/25MPa超临界水蒸汽环境下中氧化腐蚀现象,试验时间为1000h,对两种材料的氧化增重,表面样貌及微观结构,XRD图和横截面EDS分析图,元素分布图进行分析。奥氏体钢TP347HFG在550,600℃/25MPa超临界水蒸汽环境下氧化增重大于HR3C。温度对TP347HFG氧化增重有明显影响,600℃下氧化增重约为550℃下增重的2-3倍,而温度对HR3C氧化增重影响并不明显；两种材料均形成双层结构氧化膜,外层疏松多孔,主要是Fe304和Fe203构成,内层连续均匀,主要是富Fe-Cr-Ni层。在550,600℃/25MPa超临界水蒸汽条件下奥氏体钢HR3C、TP347HFG抗氧化性都比较优秀。这是因为奥氏体钢中含有较多的Cr元素,能形成保护性的Cr203层,HR3C中Cr元素含量更高,更容易形成连续致密的Cr2O3层来提高金属抗氧化性,因此HR3C抗氧化性优于TP347HFG。在超临界水蒸汽氧化过程中,Cr203会以CrO2(OH)2形式蒸发,导致金属Cr含量降低,致密的Cr氧化层遭到破坏。Cr蒸发速率是跟温度、压力、气体流速以及蒸汽化学性质有关,计算本实验条件下Cr蒸发量,发现金属理论氧化膜增重与实际氧化增重相差重量约有一半来源于Cr蒸发引起的失重。对两种金属内层／外层氧化膜孔洞生长机理研究表明,TP347HFG内层/外层氧化膜孔洞是由Cr元素蒸发和Fe离子扩散共同作用引起,而HR3C内层／外层氧化膜孔洞主要是Cr元素蒸发引起。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621

【参考文献】

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本文编号：1152541