超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

會(huì)計(jì)學(xué)1超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕2發(fā)展高參數(shù)機(jī)組的意義超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電力的需求越來越大，2010年底，全國(guó)總的裝機(jī)容量達(dá)到9.6億千瓦，以火力發(fā)電為主（占國(guó)內(nèi)發(fā)電量的80%），且機(jī)組容量也不斷增大，從300MW、600MW向1000MW、1200MW增長(zhǎng)，壓力等級(jí)從亞臨界向超臨界、超超臨界發(fā)展。第1頁/共25頁3超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

第2頁/共25頁4

目前常規(guī)的超臨界機(jī)組參數(shù)一般為24.2MPa/538/538℃、24.2MPa/538/566或24.2MPa/566/566℃三種。目前國(guó)內(nèi)超臨界機(jī)組主要采用538/566和566/566℃兩種。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

第3頁/共25頁5國(guó)內(nèi)外對(duì)超臨界機(jī)組硫酸根的控制超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

目前火力發(fā)電機(jī)組所采用的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T12145-2008、DL/T912-2005，以及加氧導(dǎo)則DL/T805.1-2002中都對(duì)SO42-不作要求，但隨著超（超）臨界機(jī)組的發(fā)展,大多數(shù)在役的600/1000MW超（超）臨界機(jī)組在運(yùn)行過程中都對(duì)水汽中的SO42-進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并制定自己的廠級(jí)控制指標(biāo)。第4頁/共25頁6表1目前對(duì)超臨界和超超臨界機(jī)組的SO42-控制指標(biāo)。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

給水（某超臨界機(jī)組的廠級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）<2μg/L(OT、AVT）凝結(jié)水精處理的出水控制指標(biāo)(建議值）<0.5μg/L國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家對(duì)蒸汽品質(zhì)的建議值（東方汽輪機(jī)廠）<3μg/L第5頁/共25頁7硫酸根的來源及危害超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

來源第6頁/共25頁8

在超臨界條件下，蒸汽已具備和水一樣的溶解特性。各種鹽、酸、堿和金屬腐蝕產(chǎn)物等物質(zhì)在蒸汽中的溶解度隨蒸汽壓力不同，可以從微克升級(jí)變化到毫克升級(jí)。壓力越高，蒸汽的溶解攜帶能力越強(qiáng)。國(guó)外曾發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行的超超臨界機(jī)組的水冷壁蒸發(fā)段上部、再熱器、汽輪機(jī)葉片以及高壓加熱器的汽側(cè)處發(fā)現(xiàn)有沉積物，沉積物的主要成分為鈉鹽，陰離子為硫酸根。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

危害第7頁/共25頁9強(qiáng)酸陰離子部分可能會(huì)隨陽離子沉積在汽機(jī)葉片上，而不沉積在汽機(jī)葉片上的部分強(qiáng)酸陰離子就有可能溶解在汽輪機(jī)低壓缸的初凝結(jié)區(qū)的液滴內(nèi)，對(duì)該部位的葉片及金屬部件產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕或產(chǎn)生腐蝕疲勞裂紋。在上述沉積物中，最常見的是Na2SO4和

NaOH，這類物質(zhì)溶解在蒸汽中后，會(huì)對(duì)后續(xù)的過熱器、再熱器及汽輪機(jī)產(chǎn)生腐蝕影響。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

第8頁/共25頁10對(duì)硫酸根腐蝕研究的現(xiàn)狀及意義

SO42-是含氧化陰離子，其在常溫下將促進(jìn)不銹鋼材料的鈍化，降低含Cl-溶液中不銹鋼的點(diǎn)蝕趨勢(shì)。El-Naggar研究發(fā)現(xiàn)，常溫下，SO42-間接影響陰極反應(yīng)，加速陰極鈍化速率，直接影響陽極反應(yīng)，減緩陽極溶解。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

現(xiàn)狀第9頁/共25頁11Uhig等發(fā)現(xiàn)SO42-使18Cr-8不銹鋼的點(diǎn)蝕電位正移。隨著溶液中SO42-濃度的增加，316L不銹鋼的亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕電位和穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕電位都呈直線增加。Pistorius和Burstein對(duì)低濃度下SO42-對(duì)點(diǎn)蝕的影響進(jìn)行了研究，他們發(fā)現(xiàn)加入SO42-將抑制Cl-溶液中304不銹鋼的點(diǎn)蝕。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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Y.L.Chou等對(duì)含Cl-溶液中，SO42-對(duì)Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的點(diǎn)蝕電位和臨界點(diǎn)蝕溫度的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)SO42-/Cl-高于0.5時(shí)，隨著SO42-濃度的增加，Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的點(diǎn)蝕電位增加，臨界點(diǎn)蝕溫度升高。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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T.Hong等0.5MNaCl溶液中加入不同濃度的

Na2SO4，采用交流阻抗譜對(duì)430不銹鋼的點(diǎn)蝕初期階段進(jìn)行測(cè)定，在一個(gè)給定的鈍化區(qū)域范圍內(nèi)，

Warburg阻抗系數(shù)隨著Na2SO4濃度的增加而降低，這是由于SO42-濃度增加，不銹鋼表面的亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕區(qū)的數(shù)量減少而導(dǎo)致的。而且，亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕電位與溶液中的含量成函數(shù)關(guān)系：Em=59log（SO42-）-114。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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在酸性NaCl溶液中加入SO42-，304不銹鋼表面沒有出現(xiàn)點(diǎn)蝕，這是由于SO42-與Cl-之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，減少了不銹鋼表面吸附的Cl-，從而抑制點(diǎn)蝕。P.Q.Zha-ng等認(rèn)為如果點(diǎn)蝕表面吸附了大量的SO42-，那么Cl-的有效吸附區(qū)域?qū)⒋蟠罂s小，Cl-加速金屬水解的能力降低，蝕點(diǎn)的擴(kuò)展速度降低，因此點(diǎn)蝕擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)的控制因素即為點(diǎn)蝕表面SO42-與Cl-之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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SO42-對(duì)縫隙腐蝕有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)在70℃下的4%NaCl溶液中加入，隨著SO42-濃度的增加，254SMO不銹鋼的臨界縫隙腐蝕電位升高。H.P.Leckie提出SO42-抑制縫隙腐蝕的原因是SO42-具有提高溶液電解的作用。

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但是，SO42-并不是在任何環(huán)境下都表現(xiàn)出鈍化作用。Larson和Skold認(rèn)為SO42-和Cl-一樣都是侵蝕性離子，水的腐蝕性取決于Cl-和SO42-與HCO3-之間的濃度比。廖家興等發(fā)現(xiàn)SO42-對(duì)316不銹鋼材料的點(diǎn)蝕有兩種作用，即加速點(diǎn)蝕和抑制點(diǎn)蝕。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

第15頁/共25頁17 Moayed和Newman發(fā)現(xiàn)，向氯化物溶液中加入

SO42-，不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度會(huì)下降。Deng等指出，在含SO42-的0.5%氯化物溶液中的316不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕電位主要取決于SO42-的濃度，當(dāng)SO42-含量低于0.42%時(shí)，臨界點(diǎn)蝕電位呈下降趨勢(shì)，當(dāng)SO42-含量高于0.42%時(shí)，材料的臨界點(diǎn)蝕電位高于不含SO42-溶液中的臨界點(diǎn)蝕電位。

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在不同的環(huán)境中，SO42-對(duì)不同的材料有不同的作用。高氮含量的不銹鋼在中性NaCl溶液中會(huì)形成穩(wěn)定的鈍化膜，隨著溶液中加入H2SO4，鈍化膜的穩(wěn)定性下降；同時(shí)，與酸性NaCl溶液中形成的鈍化膜相比，該不銹鋼在酸性Na2SO4中形成的鈍化膜的保護(hù)性能更優(yōu)秀。 超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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Y.Y.Chen等通過腐蝕試片表面的SEM圖明顯觀察到，在常溫1NH2SO4溶液中，304不銹鋼無點(diǎn)蝕，但是高熵合金表面卻發(fā)生了全面腐蝕。在0.1mol·L-1Na2SO4+0.01mol·L-1HCl溶液中，隨著Na2SO4濃度的增加，1Cr18Ni9Ti的點(diǎn)蝕電位增大，而316L不銹鋼的點(diǎn)蝕電位則稍有降低。這說明SO42-能抑制1Cr18Ni9Ti的點(diǎn)蝕，卻加速316L不銹鋼的點(diǎn)蝕。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

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但在作為凝汽器冷卻水的模擬淡水中，SO42-的加入使得316L不銹鋼和304不銹鋼的點(diǎn)蝕電位都出現(xiàn)正移，減緩材料的腐蝕。在高溫堿性溶液中，SO42-阻礙碳鋼表面鈍化膜的形成，加速碳鋼的溶解。在低硬度循環(huán)冷卻水中，SO42-的存在卻會(huì)抑制Cl-的侵蝕作用，點(diǎn)蝕電位升高。

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鍋爐安全是國(guó)家公共安全的重要組成部分。在電力系統(tǒng)安全事故中，由于鍋爐腐蝕而造成的破壞事故占相當(dāng)?shù)谋壤?jù)資料統(tǒng)計(jì)，近20年中我國(guó)共記錄了40533次鍋爐管子損壞事故，其中80%的爐管故障造成了電廠的事故停機(jī)。而其中有40％發(fā)生在水冷壁管，30%發(fā)生在過熱器，15%為再熱器，10%為省煤器，5%為旋風(fēng)燃燒器，而其中“四管”問題主要與沉積物超標(biāo)有關(guān)。超臨界機(jī)組硫酸根的腐蝕

意義第20頁/共25頁22

高參數(shù)、大容量機(jī)組更加重視鍋爐運(yùn)行的安全性、性能的先進(jìn)性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。雖然目前高參數(shù)大容量機(jī)組的水質(zhì)純化技術(shù)越來越先進(jìn)，但由于超臨界水狀態(tài)的變化以及運(yùn)行腐蝕的發(fā)生，因?yàn)殄佀须s質(zhì)鍋爐“四管”爆破現(xiàn)象仍舊頻繁發(fā)生