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1、电厂学化2009学术会暨国电厂学网年中化2009论坛会议论高峰文集 2009.10汉武 51 6Mo、C-276 和和 TA2 在湿烟囱冷凝液中的腐蚀行为在湿烟囱冷凝液中的腐蚀行为 李正奉1 董海华2 万金萍3 盛鹏4 李海洋1 文汝1 1. 汉学动与学汉武大力机械院（武 430072） ；2. 华发北京乾科技展有限公司（北京 100120） ；3. 国华热惠州电东分公司（广惠州 516082） ；4. 东华发电责广粤有限任公司（广州 510073） 摘摘 要要 通过静态挂片实验和阳极极化曲线测量，研究了 6Mo、C- 276 和 TA2 在 50的 FGD 湿烟囱冷凝液中的腐蚀 行为。结果表
2、明，在该介质中，6Mo 和 C- 276 均处于稳定钝化状态，腐蚀速率低于 0.0070mm/a；但是，TA2 则处于不稳定 或完全活化的状态，在活化状态下其腐蚀速率高达 0.39mm/a。 关键词关键词 湿烟囱 冷凝液 耐蚀合金 工业纯钛 腐蚀行为 1 引言引言 在FGD系统中， GGH不仅投资比重较大， 而且运行故障较多。 因此， 现在越来越多的火电厂采用无GGH 的湿烟囱工艺1。此时，进入烟囱的烟气温度大约在 4555，低于露点温度，烟气中硫氧化物、氯化氢和氟化氢与水汽在烟窗及其入口烟道内壁凝结成含硫酸、盐酸和氢氟酸等的酸性溶液，并浓缩形成强腐蚀 环境2。当FGD系统停运时，烟气走旁路，
3、排烟温度约为 160，由此带来的高温和高低温交变作用极易造成非金属内衬材料的老化和疲劳损伤。为了提高FGD系统的可靠性和投入率，国内外很多新建和改造的 电厂开始采用耐蚀金属内衬材料，如 6Mo、C- 276、工业纯钛等3。这些材料的耐蚀性存在较大差别且价格昂贵，选材不当可能导致投资过高或严重的腐蚀问题。 目前， 这些材料在各种酸溶液中的腐蚀数据较多， 但在湿烟囱冷凝液中的腐蚀数据很少4 5。 因此， 本文采用静态挂片实验和阳极极化极化曲线测量相结合，研究了 6Mo、C- 276 和TA2 在湿烟囱冷凝液中的腐蚀行为，为湿烟囱金属内衬的选材提供实验依据。 2 实验实验 2.1 实验材料与介质实验
4、材料与介质 实验材料采用美国 SPECIAL METALS 公司生产的镍基合金 INCONEL alloy C- 276（UNS N10276，简 称 C- 276）和超级奥氏体不锈钢 INCOLOY alloy 25- 6MO（UNS N08926，简称 6Mo） ，以及宝钛集团有限 公司生产的二级工业纯钛 TA2。三种材料的化学成分见表 1 和表 2。 表 1 6Mo 和 C- 276 的主要化学成份（wt%） 材料 Ni Cr Mo Fe 其它 6Mo 25.0 20.0 6.5 47.0 Cu 0.9，N 0.20 C- 276 57.0 16.0 16.0 5.5 W 4.0, Co
5、2.5 表 2 TA2 的杂质含量（wt% 不大于） Fe Si C N H O 0.30 0.15 0.10 0.05 0.015 0.20 为了模拟烟囱的实际腐蚀环境，实验中采用 50的模拟烟囱冷凝液（下面简称为“冷凝液”）作为实验 溶液，其pH值及各主要成分含量（见表 3）是根据现场采集的烟囱冷凝液样品的实测数据及有关文献6 7确定的。冷凝液采用二次除盐水和分析纯的Na2SO4、H2SO4、NaCl、NaF配制。 表 3 冷凝液的主要成分 pH Cl- (mg/L) F (总氟，mg/L) SO42- (mg/L) 1.8 600 40 5000 2.2 实验方法实验方法 腐蚀速率的测量
6、采用静态挂片法。 将三种实验材料用线切割加工成 50mm25mm23mm 的矩形试片， 实验前用水磨砂纸由粗到细将试片表面打磨至 600 号，用无水乙醇和丙酮清洗干净后放入干燥器备用。用 处理好的试片在冷凝液中进行静态挂片实验，实验中可根据需要定期取出试片，以测量腐蚀速率随时间的 变化。 极化曲线的测量采用动电位扫描法。测量系统由华中科技大学制造的 CorrTest 电化学测试系统和三电 极电解池组成。其中，辅助电极采用大面积铂片电极，参比电极采用饱和甘汞电极（SCE） ，工作电极是用电厂学化2009学术会暨国电厂学网年中化2009论坛会议论高峰文集 2009.10汉武 52 线切割加工而成的
7、圆形金属试样封装制成，工作面积为 1cm2。极化前，先将工作电极在冷凝液中浸泡一定 时间，待其开路电位基本稳定后开始极化测量，电位扫描速率为 1mV/s。 在上述实验中，试液温度均用恒温水浴控制在 501。试液除氧采用高纯氮气（99.995%）通氮时间 为 30min，流量为 0.5L/min；测试中保持通氮，流量为 0.2L/min。 3 结果与讨论结果与讨论 3.1 静态挂片实验静态挂片实验 6Mo、C- 276 和 TA2 在冷凝液中的腐蚀速率随时间的变化 见图 1。由图 1 可见，三种材料的腐蚀速率均随时间延长而降 低，但变化不大。在实验中，两种合金（6Mo 和 C- 276）的腐 蚀
8、速率始终很低（0.00420.0072 mm/a） ，且实验后这两种试片 表面色泽均无明显变化，无局部腐蚀迹象，表明其表面均处于 稳定的钝化状态。但是，TA2 试片却呈现出钝化和活化两种截 然不同的状态。当它处于钝化状态时，其耐蚀性与两种合金相 当；当它处于活化状态时，其腐蚀速率增大近 2 个数量级，但 无局部腐蚀迹象。 在冷凝液中，6Mo和C- 276 的优良耐蚀性是由其较高的镍、 铬、钼含量决定的4 5；而钛表面状态的不稳定性则主要是冷凝液中氢氟酸作用的结果。因为在浓度低于 4% H2SO4溶液中， 钛的钝化膜处于稳定状态；但在氢氟酸溶液中，即使其浓度很 低，由于发生反应Ti+6HFTiF
9、62-+2H+2H2，钛的钝化膜也很 容易被破坏8。另外，将冷凝液中的总氟含量提高到 200mg/L进行对比实验后，发现TA2 的腐蚀速率提高到 1.30mm/a，表明提高总氟含量可显著促进钛的腐蚀。 3.2 阳极极化曲线阳极极化曲线 图 2 和图 3 分别为 6Mo 和 C- 276 在冷凝液中的开路电位（o）时间曲线和阳极极化曲线。无论是否 除氧，6Mo 和 C- 276 的o均随时间延长而正移（o,C- 276 o,6Mo） ，其阳极极化曲线都呈现出自钝化特征。 根据上述阳极极化曲线可确定两种耐蚀合金在冷凝液中的钝化特性参数，包括钝化电流密度（ip） 、击穿电 位（b100）和保护电位（
10、p100） ，列于表 4。 因为冷凝液的 pH icp，则发生钝化；反之，则发生活性腐蚀。 4 结论结论 （1）在冷凝液中，超级奥氏体不锈钢 6Mo 和镍基合金 C- 276 均处于稳定钝化状态，因而具有优良的 耐蚀性，均可考虑用做 FGD 湿烟窗的内衬材料。但是，两者间比较，6Mo 在该介质中的耐蚀性较好，且 价格较低，应对其实际应用的可行性作进一步研究。 （2）由于冷凝液中氢氟酸的腐蚀作用，TA2 在贫氧的冷凝液中因致钝电流密度较高而完全处于活化 状态，是不耐蚀的；即使在敞开的条件下，TA2 也处于不稳定状态，随着溶解氧浓度的波动可能处于钝化 或活化两种不同状态。当溶解氧浓度升高时，TA2
11、 可能钝化；反之，则可能活化。因此，选用 TA2 作为 FGD 湿烟窗内衬材料宜慎重，应充分考虑冷凝液中的特性，特别是其总氟含量。 参考文献：参考文献： 图 4 冷凝液中 TA2 的开路电位时间曲线 （50，不除氧和除氧 30min） 图 5 TA2 在冷凝液中的阳极极化曲线 （50，不除氧和除氧 30min） 电厂学化2009学术会暨国电厂学网年中化2009论坛会议论高峰文集 2009.10汉武 54 1 卢仲颐. GGH和“湿烟囱”在FGD系统中的应用比较J. 电器工业，2008，(1)：57- 61 2 李颜戈， 徐大伟， 孙强， 汪茂林. 湿烟囱内衬防腐材料的选择J. 电力环境保护，
12、2008， 24(1)： 22- 24 3 周至祥. 烟气脱硫常用金属耐腐蚀性能比较和选材J. 上海电力，2006，19(5)：459- 465 4 Special Metals Corporation. INCOLOY alloy 25- 6Mo. J/OL. , 2006(Sept 06) 5 Special Metals Corporation. INCONEL alloy C- 276. J/OL. , 2004(Spet 04) 6 郭明星. 湿法烟气脱硫系统安全性的探讨J. 华北电力技术. 2006，(1)：12- 14，22 7 李建. 湿法脱硫装置腐蚀环境及材料选用J. 石油华工腐蚀与防护. 2006，23(3)：62- 64 8 朱祖芳. 有色金属的耐腐蚀性及其应用M. 化学工业出版社，1995：7599 9 邵学俊、董平安和魏益海. 无机化学（第二版）下册M. 武汉大学出版社，1995：332 10 曹楚南. 腐蚀电化学原理M. 第三版. 北京：化学工业出版社，2008：65- 73 作者简介：作者简介：李正奉 (1963.2)，男，武汉大学物理化学理学博士。现在武汉大学动力与机械学院水质工程系任教，系副主任，副教 授。单位地址：武汉市武昌区东湖南路 8 号（邮编：430072）,联系方式：15671610583；
