煙氣脫硝用尿素水解裝置關鍵部件用候選材料的腐蝕行為
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在尿素水解中的關鍵部件,如換熱器管、水解反應器、密封法蘭等與甲銨、氰化銨、尿素溶液及碳銨溶液等腐蝕介質直接接觸,這些部件的腐蝕問題是影響尿素水解制氨技術推廣、應用的重要因素。目前…
在尿素水解中的關鍵部件,如換熱器管、水解反應器、密封法蘭等與甲銨、氰化銨、尿素溶液及碳銨溶液等腐蝕介質直接接觸,這些部件的腐蝕問題是影響尿素水解制氨技術推廣、應用的重要因素。目前,國內尿素水解制氨裝置關鍵部件用材料尚未確定,關鍵部件選材及腐蝕問題是制約該技術發展的重要瓶頸。尿素水解過程可視為尿素合成工藝的逆反應,但更為苛刻的反應條件使其關鍵部件的腐蝕問題成為重要的安全隱患。因此,為了合理地選材,科研人員分別以316L不銹鋼、316Lmod(尿素級)不銹鋼、HR3C奧氏體鉻鎳不銹鋼、Inconel718鎳基合金及TC4鈦合金作為研究對象,通過實驗室環境模擬煙氣脫硝尿素水解制氨過程來對比研究不同候選材料在尿素水解裝置中的腐蝕行為,為尿素水解制氨裝置的選材及腐蝕性能評定提供了試驗依據。
試驗材料均為市售材料,將試驗材料進行線切割得到腐蝕試樣。采用多組平行試樣在GSH-2L型密封高壓反應釜中進行腐蝕試驗。將清洗后的試樣置于質量分數為30%尿素并含有40g/LCl-溶液中;用高純氬氣(純度高于99.99%)排凈釜內的殘留空氣后,升溫至145℃,保持釜內壓力約4MPa進行腐蝕試驗;在試驗進行到50,100,200,300,400,600,800,1000h時取出試樣,用精度為1×10-5g電子天平測試樣質量,計算質量變化,取各組平行試樣的平均值。
用帶能譜儀的Hitachi-S4800型掃描電鏡觀察腐蝕產物表面、試樣截面形貌并測其元素分布;利用Shimazdu-7000SX型X射線衍射儀分析腐蝕產物的物相組成。試驗結果如下:
(1)在模擬尿素水解腐蝕環境中,316L不銹鋼與316Lmod不銹鋼在腐蝕初期均出現不同程度的溶解腐蝕;隨著腐蝕時間的延長,316L不銹鋼腐蝕產物沉積量增大,腐蝕產物出現大面積剝落,腐蝕過程以點蝕為主,形成了失重型腐蝕;316Lmod不銹鋼其他腐蝕特征基本相同,不同的是以均勻腐蝕為主。
(2)在模擬腐蝕環境中,TC4合金、Inconel718合金與HR3C不銹鋼均具有比316L不銹鋼和316Lmod不銹鋼更好的耐蝕性能;鈦合金表面存在連續的氧化物膜,腐蝕過程以腐蝕產物Fe2O3和Cr2O3的沉積為主;鎳基合金在腐蝕初期出現微量的溶解腐蝕,之后以腐蝕產物沉積為主;HR3C不銹鋼在腐蝕初期發生了明顯的晶間腐蝕,之后以腐蝕產物沉積為主。
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