技术交流

HCl对过热器管道的高温腐蚀行为研究

潘葱英,蒋旭光,尚 娜,严建华,池 涌

(浙江大学,浙江杭州 310027)

[摘 要] 用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射方法,从质量变化、显微结构形貌及生成腐蚀产物成分、元素分布等方面,对15CrMoG和20号钢在不同温度下,在N2 5%O2 300 L/LHCl混合气氛中的腐蚀行为进行了研究,得出了腐蚀恒温动力学曲线。对腐蚀产物的成分、形貌进行分析,发现这两种材料在相同温度、相同气氛中的腐蚀量相差不大,抗腐蚀性能均不佳。在含氯氧化环境中,氯的存在引起了活性氧化,加速了腐蚀。

[关键词] 垃圾焚烧炉;过热器;HCl;管材;高温腐蚀;15CrMoG;20号钢

[中图分类号]TG174 [文献标识码]A [文章编号]10023364(2004)09006604

表1 20号钢和15CrMoG的化学成分%

1 概 述

垃圾焚烧技术是一种较为理想的垃圾处理方法,它具有使垃圾减量、无害和资源化等优点,所以,正在得到大力推广。由于垃圾与煤成分上的区别,垃圾焚烧锅炉和燃煤锅炉中所遇到的问题有所不同,其中一个显著的区别在于:燃煤锅炉中不太严重的HCl腐蚀,却在垃圾焚烧锅炉中变得较为突出。垃圾焚烧炉中生成的高含量HCl会引起锅炉本体的损坏,并限制了蒸汽参数的提高。

垃圾焚烧锅炉中HCl含量大约在(500~2500) L/L,而在垃圾与煤混烧时,HCl含量会相对下降。在我国目前有很多垃圾电厂实际上是煤和垃圾混烧,故其HCl含量大多低于500 L/L。为了探讨HCl腐蚀的机理,对腐蚀气体环境进行简化,采用含300 L/LHCl的N25%O2HCl混合气体模拟烟气(下文称此混合气体为模拟烟气)。腐蚀样品采用国内垃圾焚烧炉过热器管道常用的20号钢(GB308799)和15CrMoG。20号钢为优质碳素结构钢,15CrMoG为低合金结构钢,两种钢的化学成分见表1。

钢号CSiMnMoCr

20号钢0.17~0.240.17~0.370.35~0.65

15CrMoG0.12~0.180.17~0.370.40~0.700.40~0.55

0.250.80~1.10

2 试验设备和方法

HCl高温腐蚀试验在可控硅管式炉中进行,试验装置如图1所示。管内通入模拟烟气,管式炉温度分别控制在400 、500 、550 、600 ,以得到温度对腐蚀的影响。分别将试验样品15CrMoG和20号钢切割成10mm!10mm!3mm和10mm!10mm!2mm大小的试件。在进行试验之前用3号金相砂纸细磨试件表面,再用丙酮溶液清洗脱脂,然后用滤纸吸干,用干净纸包好后放在干燥器内干燥。每次试验时将相同材料的3块试样放置于恒温区中,每隔一段时间将之冷却、取出,并用精度为0.1mg的精密天平称重。采

收稿日期: 20030915

作者简介: 潘葱英,浙江大学热能工程研究所硕士研究生。