还原炉炉体316L钢模拟腐蚀试验研究

发布时间：2018-12-11 03:12

【摘要】：目前,在多晶硅实际生产过程中,还原炉内表面出现了由腐蚀性气体引起的腐蚀问题,这些腐蚀缺陷的存在为多晶硅的生产带来了安全隐患,本文对还原炉炉体用316L钢进行了模拟的腐蚀试验研究。应用热力学数据,分析了还原炉内的“Si-Cl-H”三元复杂体系;根据还原炉的使用工作环境,确定了具体的试验参数。对带有焊缝的和经40%冷塑性变形的316L奥氏体不锈钢试样,进行了HCl腐蚀试验,试验温度分别为200℃、350℃和500℃,HCl浓度分别为0.2%、15%,腐蚀时间为48h、96h。对316L不锈钢的母材、焊缝、40%冷塑性变形的组织,进行了金相显微镜和扫描电镜的表面形貌观察和分析;采用XRD对腐蚀产物进行物相分析;利用SEM自带的能量色散能谱仪(EDS)测试腐蚀面的元素成分。原始母材组织为呈多边形分布的等轴奥氏体晶粒,HCl腐蚀之后晶界变粗,说明腐蚀多发生在晶界;焊缝及热影响区组织,在HCl腐蚀后产生晶间腐蚀、点状腐蚀坑和裂纹;经40%冷塑性变形的组织中发生部分马氏体相变,形成板条状马氏体α’,HCl腐蚀后孔蚀增多,点腐蚀程度加剧,并出现了裂纹。在三类组织中均出现了:均匀腐蚀、点腐蚀、裂纹。316L不锈钢在200~500℃时的HCl腐蚀是一种单纯的化学腐蚀,其反应式可能为:2Fe+6HCl=2Fe Cl3+H2。点腐蚀是由于奥氏体不锈钢中的夹杂物、疏松引起的;焊接热影响区的非奥氏体组织、冷塑性变形的组织缺陷(位错、滑移带、层错等)也是引起点腐蚀的原因;热影响区和冷塑性变形处的点腐蚀相对要严重一些。500℃温度时,在较高的工作应力(约屈服强度的一半)和HCl气体共同作用下,316L不锈钢出现应力腐蚀的可能性是比较大的;热影响区晶界析出Cr的碳化物及铁素体,对应力腐蚀比较敏感;冷塑性变形会使部分奥氏体转变为马氏体,产生表面浮凸和缺陷,成为点腐蚀源,点腐蚀又可以作为裂纹源,在应力作用下导致应力腐蚀裂纹。综合分析试验结果及模拟炉体腐蚀情况,提出预防及改进措施:从材料质量和内壁温度两方面进行改进,并提出多晶硅还原炉改进方法。
[Abstract]:At present, in the actual production process of polysilicon, corrosion problems caused by corrosive gases appear on the inner surface of the reduction furnace, and the existence of these corrosion defects has brought safety risks to the production of polysilicon. In this paper, the simulated corrosion tests of 316 L steel used in the reducer body have been carried out. Based on the thermodynamic data, the "Si-Cl-H" ternary complex system in the reducer is analyzed, and the specific test parameters are determined according to the working environment of the reducer. The HCl corrosion tests of 316L austenitic stainless steel samples with weld seam and 40% cold plastic deformation were carried out. The test temperature was 200 鈩，

本文编号：2371759