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随着机组参数的提高,对锅炉给水品质的要求也越严格。如果给水中杂质离子含量超过允许浓度,将加速炉管的结垢和腐蚀,严重时将导致爆管。本文重点研究了Cl-和SO42-对水冷壁管的点蚀特性,并分析了其腐蚀机理,不仅为制定电站锅炉炉水中Cl-和SO42-的控制标准提供理论依据,确保电厂的安全经济运行;也为水冷壁管在含Cl-和SO42-炉水中的腐蚀特征与防护技术研究奠定了理论基础。
本文针对水冷壁管材20G、15CrMoG和12CrlMoVG,通过常温电化学实验和高温挂片实验,在含Cl-和SO42-的模拟低磷酸盐.低氢氧化钠水工况溶液中,对三种管材的常温性能和高温腐蚀特性进行分析,用透反射金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对试片表面形态和组分进行表征与分析,并对Cl-和SO42-促进或减缓点蚀的机理进行了初步探讨。得出的主要结论如下:
(1)常温下,Cl-促进未钝化的20G、15CrMoG和12CrlMoVG电极及其钝化电极的溶解。SO42-对未钝化20G电极及其钝化电极的腐蚀有促进作用,但会提高未钝化的15CrMoG和12CrlMoVG电极及其钝化电极的耐蚀性能。Cl-/SO42-提高未钝化的20G试片及其钝化试片的耐蚀性,降低了未钝化的15CrMoG和12CrlMoVG试片及其钝化试片的耐蚀性。
(2)高温下条件下,Cl-对未钝化的20G、15CrMoG和12CrlMoVG及其钝化试片的侵蚀性严重,促进材料的溶解,加速材料的点蚀。在实际运行中应分别控制CI-浓度低于0.2mg·L-1、0.2mg·L-1和0.6mg·L-1。而对于钝化试片,则应分别控制cr浓度低于0.2mg·L-1、0.4mg·L-1和0.6mg·L-1。
(3)高温条件下,SO42-为侵蚀性离子,会促进未钝化的20G、15CrMoG和12CrlMoVG试片及其钝化试片溶解,加速材料的点蚀。在实际运行中,应分别控制溶液中SO42-的浓度为0.2mg·L-1,0.6mg·L-1和1mg·L-1。对于钝化试片,则应分别控制溶液中的SO42浓度为0.6mg·L-1,1mg·L-1和1mg·L-1。
(4)在高温环境中,随着溶液中C1-/SO42-的增大,未钝化的20G和15CrMoG及其钝化试片的增重速率升高,高温腐蚀速率降低。而对于未钝化的12CrlMoVG试片及钝化试片,其增重速率升高,高温腐蚀速率先降低后升高。
(5)常温条件下Cl-促进点蚀的机理是Cl-与OH-在金属表面发生竞争吸附,形成复合中间体,促进钝化膜的快速溶解。而且SO42-和Cl-在材料表面存在竞争吸附,当Cl-/SO42-较小时,溶液中SO42-的含量较高,使得电极表面有效吸附的Cl-浓度降低,15CrMoG和12CrlMoVG的耐蚀性增加,而对于20G而言,则是试片表面总的侵蚀性离子含量(Cl-+SO42-)增大,试片的侵蚀程度增大。高温条件下Cl-促进点蚀的机理是由于Cl-促进Fe2+水解,生成疏松无保护性的Fe3O4,H+浓度增加,局部酸化,点蚀加剧。高温SO42-促进点蚀的机理为局部酸化理论,与Cl-点蚀机理相似。