超臨界機組硫酸根的腐蝕

會計學1超臨界機組硫酸根的腐蝕2發(fā)展高參數(shù)機組的意義超臨界機組硫酸根的腐蝕

隨著經濟的發(fā)展對電力的需求越來越大，2010年底，全國總的裝機容量達到9.6億千瓦，以火力發(fā)電為主（占國內發(fā)電量的80%），且機組容量也不斷增大，從300MW、600MW向1000MW、1200MW增長，壓力等級從亞臨界向超臨界、超超臨界發(fā)展。第1頁/共25頁3超臨界機組硫酸根的腐蝕

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

第3頁/共25頁5國內外對超臨界機組硫酸根的控制超臨界機組硫酸根的腐蝕

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

給水（某超臨界機組的廠級標準）<2μg/L(OT、AVT）凝結水精處理的出水控制指標(建議值）<0.5μg/L國內汽輪機生產廠家對蒸汽品質的建議值（東方汽輪機廠）<3μg/L第5頁/共25頁7硫酸根的來源及危害超臨界機組硫酸根的腐蝕

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、堿和金屬腐蝕產物等物質在蒸汽中的溶解度隨蒸汽壓力不同，可以從微克升級變化到毫克升級。壓力越高，蒸汽的溶解攜帶能力越強。國外曾發(fā)現(xiàn)在運行的超超臨界機組的水冷壁蒸發(fā)段上部、再熱器、汽輪機葉片以及高壓加熱器的汽側處發(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。超臨界機組硫酸根的腐蝕

危害第7頁/共25頁9強酸陰離子部分可能會隨陽離子沉積在汽機葉片上，而不沉積在汽機葉片上的部分強酸陰離子就有可能溶解在汽輪機低壓缸的初凝結區(qū)的液滴內，對該部位的葉片及金屬部件產生應力腐蝕、點蝕或產生腐蝕疲勞裂紋。在上述沉積物中，最常見的是Na2SO4和

NaOH，這類物質溶解在蒸汽中后，會對后續(xù)的過熱器、再熱器及汽輪機產生腐蝕影響。超臨界機組硫酸根的腐蝕

第8頁/共25頁10對硫酸根腐蝕研究的現(xiàn)狀及意義

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

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)點蝕電位和穩(wěn)態(tài)點蝕電位都呈直線增加。Pistorius和Burstein對低濃度下SO42-對點蝕的影響進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)加入SO42-將抑制Cl-溶液中304不銹鋼的點蝕。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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Y.L.Chou等對含Cl-溶液中，SO42-對Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的點蝕電位和臨界點蝕溫度的影響進行了研究，結果表明，當SO42-/Cl-高于0.5時，隨著SO42-濃度的增加，Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1的點蝕電位增加，臨界點蝕溫度升高。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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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430不銹鋼的點蝕初期階段進行測定，在一個給定的鈍化區(qū)域范圍內，

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)點蝕區(qū)的數(shù)量減少而導致的。而且，亞穩(wěn)態(tài)點蝕電位與溶液中的含量成函數(shù)關系：Em=59log（SO42-）-114。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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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)點蝕，這是由于SO42-與Cl-之間存在競爭吸附，減少了不銹鋼表面吸附的Cl-，從而抑制點蝕。P.Q.Zha-ng等認為如果點蝕表面吸附了大量的SO42-，那么Cl-的有效吸附區(qū)域將大大縮小，Cl-加速金屬水解的能力降低，蝕點的擴展速度降低，因此點蝕擴展動力學的控制因素即為點蝕表面SO42-與Cl-之間的競爭吸附。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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SO42-對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316不銹鋼材料的點蝕有兩種作用，即加速點蝕和抑制點蝕。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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

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

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在不同的環(huán)境中，SO42-對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，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性能更優(yōu)秀。 超臨界機組硫酸根的腐蝕

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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的點蝕電位增大，而316L不銹鋼的點蝕電位則稍有降低。這說明SO42-能抑制1Cr18Ni9Ti的點蝕，卻加速316L不銹鋼的點蝕。超臨界機組硫酸根的腐蝕

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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-的存在卻會抑制Cl-的侵蝕作用，點蝕電位升高。

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鍋爐安全是國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?shù)谋壤?。?jù)資料統(tǒng)計，近20年中我國共記錄了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。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%為旋風燃燒器，而其中“四管”問題主要與沉積物超標有關。超臨界機組硫酸根的腐蝕

意義第20頁/共25頁22

高參數(shù)、大容量機組更加重視鍋爐運行的安全性、性能的先進性和運行的經濟性。雖然目前高參數(shù)大容量機組的水質純化技術越來越先進，但由于超臨界水狀態(tài)的變化以及運行腐蝕的發(fā)生，因為鍋水中雜質鍋爐“四管”爆破現(xiàn)象仍舊頻繁發(fā)生