電廠金屬材料在超臨界水環(huán)境下氧化試驗(yàn)研究.pdf

1、“以煤炭為主體，電力為中心”是我國未來能源發(fā)展的戰(zhàn)略，在能源緊缺和環(huán)境保護(hù)雙重壓力的作用下，超（超）臨界發(fā)電技術(shù)成為我國清潔煤發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向。超（超）臨界機(jī)組溫度、壓力的提升導(dǎo)致在水工質(zhì)在機(jī)組高溫段轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界水，超臨界水物性如密度、氫鍵、擴(kuò)散系數(shù)、粘度和溶解性等的變化導(dǎo)致金屬在超臨界水環(huán)境下氧化腐蝕的輸運(yùn)過程、化學(xué)反應(yīng)都發(fā)生了很大的改變。隨著超臨界機(jī)組參數(shù)的提高及超臨界水物性的改變，金屬材料在超臨界水環(huán)境下的氧化成為制約超（超

2、）臨界機(jī)組發(fā)展的關(guān)鍵問題。目前，很多電廠的水化學(xué)處理都采用加氧處理技術(shù)，因此，研究電站金屬材料在溶氧超臨界水中的氧化腐蝕問題具有重要的意義。
　　 本文研究了低合金耐熱鋼T24、鐵馬氏體鋼P(yáng)92和奧氏體鋼Super304H在550℃、25MPa超臨界水中的氧化腐蝕行為，溶氧濃度分別為100ppb、300ppb和2000ppb，試驗(yàn)時間分別為200h、400h、600h、800h和1000h。試驗(yàn)結(jié)束后對所有試樣進(jìn)行了氧化增重測量

3、、微觀表面形貌觀察(SEM)、橫截面微觀形貌觀察及元素分析(SEM-EDS)及X射線衍射(XRD)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，T24和P92氧化增重接近，都形成了雙層氧化膜結(jié)構(gòu)，外層為疏松多孔的Fe3O4層，內(nèi)層為含F(xiàn)e、富Cr氧化物混合形成的致密尖晶石結(jié)構(gòu)層，并且這兩種鋼在高溶氧濃度(2000ppb)時發(fā)生了剝落，在基體和內(nèi)層之間出現(xiàn)了一個溝，可能形成了多層結(jié)構(gòu)。Super304H鋼氧化增重明顯小于T24和P92，也形成了雙層結(jié)構(gòu)的氧化層，外

4、層為疏松的瘤狀結(jié)構(gòu)，主要成分為Fe3O4，內(nèi)層為尖晶石((Fe，Cr, Ni)3O4)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層與基體分界線不規(guī)則，發(fā)生了晶間腐蝕。超臨界水能夠促進(jìn)氧化腐蝕的進(jìn)行，金屬Cr含量的提升能夠提高抗氧化性，但在本試驗(yàn)的環(huán)境下，Cr含量從2.51％提升到8.63％金屬材料的抗氧化性雖然得到了提高，卻未得到根本的改變。溶氧對氧化增重和裂紋的產(chǎn)生有明顯的影響。氧化腐蝕過程開始階段受到超臨界水和氧與金屬的反應(yīng)所控制，之后受到水?dāng)y帶氧氣向基體擴(kuò)散和金屬