T91耐磨板在KCl.NaCl熔鹽體系中的腐蝕電化學行為

  生(sheng)(sheng)物(wu)質電(dian)廠是一種重要的、綠色的可(ke)再生(sheng)(sheng)能源利(li)用設施,環(huan)(huan)保(bao)高效。但由(you)于其燃(ran)料中堿性物(wu)質含量高,在(zai)利(li)用焚燒(shao)生(sheng)(sheng)物(wu)質燃(ran)料安全發(fa)電(dian)過程中形成(cheng)(cheng)的堿金屬氯化物(wu)附著在(zai)鍋爐水冷壁、過熱(re)器等換熱(re)管(guan)管(guan)壁上(shang),在(zai)高溫環(huan)(huan)境下(xia)易(yi)于形成(cheng)(cheng)低熔點的復合鹽(yan),使管(guan)壁發(fa)生(sheng)(sheng)嚴(yan)重的熱(re)腐蝕。

  研究人員采用電化學方法對生物質電廠鍋爐過熱器常用管材T91耐磨板進行熔(rong)(rong)鹽(yan)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕研究,通過極化曲線及(ji)交(jiao)流阻抗譜(pu)分(fen)析了材(cai)料熔(rong)(rong)鹽(yan)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕機理和(he)過程,探究了熔(rong)(rong)鹽(yan)體系內溫度對材(cai)料耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性能的影(ying)響及(ji)規律(lv),并獲得了T91耐(nai)磨板熔(rong)(rong)鹽(yan)熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕熱(re)(re)力學參數,以期(qi)對生(sheng)物質電廠在過熱(re)(re)器管材(cai)方面的腐(fu)(fu)蝕防護提出理論依據和(he)技術(shu)支持。

  試(shi)材為T91耐磨(mo)板,其化(hua)學成分(質量分數,%):C0.08~0.12,Si0.020~0.50,Mn0.30~0.60,S≤0.02,Cr8.00~9.50,Ni≤0.40,Mo0.85~1.05,V0.18~0.25,P≤0.02,余(yu)量Fe。首先將試(shi)材加工成50mm×25mm×2mm,依次用(yong)60~5000目金(jin)相砂紙打磨(mo)至鏡面(mian)光滑,然后用(yong)乙醇、丙酮溶(rong)液清(qing)洗(xi),用(yong)濾紙吸干(gan)后放置(zhi)在干(gan)燥箱(xiang)中150℃干(gan)燥2h。

  腐(fu)蝕(shi)熔(rong)鹽為KCl.NaCl(二者質量比(bi)為1:1)共晶(jing)體鹽,將(jiang)T91耐磨板在800℃腐(fu)蝕(shi)熔(rong)鹽中(zhong)浸泡不同時間(jian)后,分(fen)別測量T91鋼在800℃KCl.NaCl熔(rong)鹽中(zhong)的極(ji)(ji)化曲(qu)(qu)線和交流(liu)阻(zu)(zu)抗譜,并根據極(ji)(ji)化曲(qu)(qu)線計(ji)算自腐(fu)蝕(shi)電位Ecorr及線性極(ji)(ji)化電阻(zu)(zu)Rp。試(shi)驗結果表(biao)明:

  (1)T91耐磨板在高溫KCl.NaCl熔鹽熱腐蝕中,自腐蝕電位Ecorr及線性極化電阻Rp隨著腐蝕時間的增加出現不同程度的漂移,到腐蝕后期Ecorr與Rp逐漸增加,并達到一穩定值,說明T91耐磨板的表面逐漸形成了較穩定、保護性較強的氧化膜,使其腐蝕速率逐漸減小。
  (2)在腐蝕初期,T91耐磨板腐蝕較快,其腐蝕電化學阻抗譜呈典型的Warburg阻抗特征,即電化學反應速度受氧化劑粒子在熔鹽/試樣界面中的擴散控制;隨著腐蝕的進行,在T91耐磨板的表面逐漸形成FeCr2O4晶間石型氧化膜,腐蝕速率顯著降低,腐蝕后期電化學阻抗譜呈顯著的雙容抗弧特征,即反應速度主要受金屬腐蝕荷電粒子在氧化膜中的遷移速率來控制。
  (3)隨著反應溫度(du)(du)的升(sheng)高,T91耐磨(mo)板的腐蝕(shi)(shi)(shi)電流密(mi)度(du)(du)逐漸增加,材料的耐腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)減弱(ruo),電極反應速度(du)(du)常數與溫度(du)(du)之間的關(guan)系滿足Arrhenius公式,T91耐磨(mo)板在(zai)KCl.NaCl熔(rong)鹽中(zhong)的熱腐蝕(shi)(shi)(shi)電化學反應活化能(neng)為33.235kJ/mol。