不锈钢在脱硫环境下的耐蚀性能研究

论文摘要

湿法烟气脱硫环保技术因其脱硫率高、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,成为我国控制S02排放的主要手段。由于吸收液中的大量Cl-和SO42-离子,湿法脱硫系统内会产生严重的腐蚀,所以湿法工艺中的防腐问题一直是FGD领域中一项重要课题,它直接影响工程造价、设备使用寿命及停运检修的难易程度。为了详细分析不锈钢材料在脱硫环境下的耐蚀性能,本文主要从以下几个方面进行了研究：（1）在现场腐蚀比较严重的部位热交换器和吸收塔中进行实际环境的挂片腐蚀试验,同时在实验室模拟的腐蚀环境中进行浸泡试验,对2205,254,2507,316L四种不同材料的耐蚀性能进行了对比分析。在现场含高浓度氯离子的水环境中,作为烟气脱硫系统的耐蚀性材料,优先使用的顺序是254、2507,不推荐使用316L和2205。（2）研究温度和Cl-对材料耐蚀性影响。采用动电位极化和恒电位法,结合形貌观察,研究了2205和254不锈钢的耐点蚀性能。研究结果表明2205双相不锈钢和254不锈钢的临界点蚀温度CPT随着Cl-浓度的增加而降低。通过对比两种材料的点蚀电位Epit和再钝化电位Eprot在不同Cl-浓度下随温度的变化图,发现Cl-浓度越大,突变区域变缓变宽,材料CPT下降,耐蚀性下降。当温度在CPT以下时,点蚀已经发生,蚀点处于一种亚稳定状态,在破钝与再钝化之间保持一种动态的平衡。当温度在CPT以上时,点蚀能稳定发展,ΔE=Epit-Eprot的值展示出对温度和Cl-浓度的非依赖性。（3）研究了2205的耐蚀性受SO42-和Cl-两种离子的协同作用的影响。在SO42-与Cl-共存的腐蚀溶液中,SO42-对2205不锈钢的全面腐蚀的影响是双向的。由于离子竞争吸附,低浓度SO42-引起不锈钢表面局部区域瞬间Cl-浓度偏高,促进材料发生点蚀,2205不锈钢CPT降低；高浓度SO42-引起不锈钢表面Cl-有效浓度过低,2205不锈钢CPT升高。Cl-溶液中加入SO42-后,虽然2205不锈钢的CPT有降低和升高,但当温度大于CPT时,与没加入SO42-的Cl-溶液相比,材料的点蚀电位有所上升。形貌观察表明,在一定的Cl-溶液中,当溶液中不存在SO42-时,不锈钢的点蚀坑半径较小,孔洞最深,孔洞周围有花边出现；当S042-浓度较低时,不锈钢的点蚀坑半径增大,孔洞较浅,孔洞周围花边减少,可看见底端的塌陷的腐蚀产物；当S042-浓度较高时,不锈钢的点蚀坑半径较大,孔洞最浅,孔洞周围没有花边,内部比较平滑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 脱硫技术的发展现状
• 1.1.1 湿法脱硫工艺
• 1.1.2 半干法脱硫工艺
• 1.1.3 干法脱硫工艺
• 1.2 脱硫系统的腐蚀问题
• 1.2.1 脱硫系统防腐现状
• 1.2.2 脱硫系统防腐技术
• 1.3 不锈钢材料的种类
• 1.4 不锈钢的点腐蚀
• 1.4.1 形核机理研究
• 1.4.2 形核的影响因素
• 1.4.3 亚稳孔的生长
• 1.4.4 评价方法研究
• 1.5 本文的主要研究内容及意义
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验材料,试剂和仪器
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验试剂
• 2.1.3 试验仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 现场腐蚀试验
• 2.2.2 实验室腐蚀失重试验
• 2.2.3 电化学试验
• 2.2.4 形貌观察
• 2.3 本章小结
• 第三章 现场和实验室腐蚀试验
• 3.1 现场腐蚀试验
• 3.1.1 试验材料及试样制备
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 吸收塔中的失重试验
• 3.1.4 GGH中的失重试验
• 3.2 实验室模拟环境腐蚀失重试验
• 3.2.1 试验材料及试样制备
• 3.2.2 腐蚀溶液
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 结果和讨论
• 3.3 实验室模拟环境下的电化学试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 温度和氯离子对不锈钢点蚀的影响
• 4.1 试验材料和试验介质
• 4.2 试验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 动电位法和恒电位法比较
• -浓度对临界点蚀温度的影响'>4.3.2 Cl^-浓度对临界点蚀温度的影响
• -浓度下的点蚀电位E_pit和再钝化电位E_prot'>4.3.3 不同Cl^-浓度下的点蚀电位E_pit和再钝化电位E_prot
• 4.3.4 点蚀形貌
• 4.4 本章小结
• 第五章 硫酸根离子与氯离子的协同作用
• 5.1 试验材料和试验介质
• 5.2 试验方法
• 5.3 结果与讨论
• 4^2-浓度下的开路电位'>5.3.1 不同SO₄^2-浓度下的开路电位
• 4^2-浓度下的临界点蚀温度'>5.3.2 不同SO₄^2-浓度下的临界点蚀温度
• 4^2-浓度下的点蚀电位'>5.3.3 不同SO₄^2-浓度下的点蚀电位
• 5.3.4 点蚀形貌
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录