700℃超超临界锅炉过热器管材Inconel 740及其改型合金在模拟燃煤环境中的腐蚀研究

700℃超超临界锅炉过热器管材Inconel 740及其改型合金在模拟燃煤环境中的腐蚀研究
赵双群1   谢锡善2
1.上海发电设备成套设计研究院，上海 200240；
2. 北京科技大学高温材料及应用研究室，北京100083；
摘要：采用热腐蚀试验和XRD以及SEM（EDS）等综合分析方法研究了Inconel 740及其改型合金在燃煤环境中的腐蚀行为和腐蚀机制。研究结果表明，合金在700℃时发生的低温热腐蚀过程分为两个阶段，初始阶段受到氧化和硫化腐蚀，加速腐蚀阶段发生了氧化物的酸性熔融腐蚀，内硫化现象随热腐蚀的进行而加剧。Inconel 740和改型合金的耐烟气/煤灰腐蚀性能无明显差别，合金中的高Cr含量和低Mo含量是合金的抗煤灰/烟气腐蚀性能优于Nimonic 263和Inconel 617的原因。
关键词：镍基高温合金；Inconel 740；改型合金；烟气/煤灰腐蚀性能；腐蚀机制
1 前言
超超临界（USC）电站锅炉在燃煤环境中运行时过热器/再热器管材外壁既处于氧化和硫化气氛中，又要经受煤灰中碱金属硫酸盐在管子表面沉积而引起的热腐蚀。这种高温下的腐蚀现象尤其以锅炉过热器/再热器管的向火面遭受到的侵蚀最为严重。为此，必须考虑合金在含硫气氛中的抗热腐蚀性能。700℃ 先进超超临界（A-USC）电站锅炉过热器/再热器材料要求除了105h持久强度不小于100MPa外，还要求材料有高的耐腐蚀性能（2×105h金属壁厚损失≤2mm）。因此研究高温腐蚀是材料能否安全使用的另一个关键问题。针对过热器管材在煤燃烧条件下的腐蚀研究大多限于铁素体和奥氏体钢，腐蚀的机制一般认为是由熔融态碱金属硫酸盐导致氧化膜溶解的低温热腐蚀，但对镍基合金的耐煤灰/烟气腐蚀性能研究甚少[1,2]。
我们已经详细研究了Inconel 740合金的组织稳定性[3]、氧化和蒸汽腐蚀性能[4]等，同时，对合金的成分进行了调整，显著提高了合金的组织稳定性，改型合金预期具有更加稳定的高温长期持久性能。为了尽可能的符合煤燃烧环境的实际情况，本文在接近于服役条件的煤灰/烟气环境中，进一步研究了Inconel 740及其改型合金的耐热腐蚀性能和腐蚀机理。

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2012-1-19 09:55 上传

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