论文部分内容阅读
含氯环境在能量转换,化学和冶金工业中广泛遇到,例如燃煤锅炉、垃圾焚烧炉和聚合物分解工厂。生物质燃烧系统中最严重的腐蚀问题是由于生物质和废物燃料燃烧产生的烟气中存在碱金属氯化物,包括C12、HCl和沉积的氯盐。目前,除了对一些纯金属的氯化进行了较彻底的研究外,大部分对氯化腐蚀的了解是源于现行服役材料的腐蚀行为。本文采用元素粉末反应合成法,利用固相偏扩散的原理进行固相烧结制备Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Si多孔材料。通过用自制的氯气发生设备对其在干燥氯气环境的高温氯化反应和在KCl盐膜下的热腐蚀行为研究,采用SEM(EDX),XRD等手段分析其腐蚀机理,在制得新型耐氯气腐蚀多孔材料的同时加强氯化腐蚀机理的基础研究,丰富氯化腐蚀数据。KCl的存在会加重Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Si两种Ni基多孔材料的氧化腐蚀,但其在800℃+KCl盐膜下依旧保持良好的抗热腐蚀性能。在500℃时,两种Ni基多孔材料在氯气环境中均表现出良好的抗氯化腐蚀性能,预氧化能提高样品的抗高温氯化腐蚀能力,且Ni-Cr-Si多孔材料的抗高温氯化腐蚀性能要优于Ni-Cr-Fe多孔材料。涂敷了 KCl盐膜后的Ni基多孔材料在800℃环境下显示抛物线质量增加。暴露40h后,两类多孔样品具有相似的腐蚀形貌,表现为总厚度约10μm的双层氧化物,这取决于元素的选择性氧化。Ni-Cr-Fe多孔材料向外生长的氧化层主要由含铁,铬和镍的尖晶石氧化物NiFe2O4和NiCr2O4组成,氧化层有很多孔洞并且从基材剥离;内向生长部分为Cr2O3。Ni-Cr-Si多孔材料向外生长的氧化层主要由NiO,含铬和镍的尖晶石氧化物NiCr2O4组成,内层主要为Cr2O3。高温下Cl2对Ni基多孔材料的侵蚀主要分为三个过程:Cl2与金属基体之间的初始反应;金属氯化物的挥发;氯化物的再氧化。氯气优先与合金中元素反应形成对应氯化物挥发并向外输送。在氧分压较高的情况下,氯化物会转化成对应的氧化物,所需的氧分压较低的将在靠近基体内侧优先转化,进而在样品表面形成分层的腐蚀界面。在500℃高温氯气环境下暴露30天后,未预氧化Ni-Cr-Fe多孔材料增重为25.2%,表面腐蚀产物主要为NiCl2,Cr2O3和(Cr,Fe)2O3;预氧化后Ni-Cr-Fe多孔材料增重为19.1%,表面腐蚀产物主要为NiCl2、CrCl3、Cr2O3和(Cr,Fe)2O3;未预氧化的Ni-Cr-Si多孔材料增重为7.4%,预氧化后的Ni-Cr-Si多孔材料增重为6.7%,未预氧化的样品和预氧化后的样品主要腐蚀产物基本一致,为NiCl2、CrCl3和Cr2O3。