化石燃料仍然是能源的主要来源之一,在我们的社会中,因为他们的能力来生成大量的电力。然而,意料之外的失败在锅炉导致它们关闭,停止发电。锅炉主要失败源于严重损害在锅炉管可管材料,影响锅炉服务温度和化学成分的化石燃料 1]。此外,管位置,温度和压力也可以促进锅炉崩溃。了解锅炉管的失效机理和确定关键点进行最伤害是适当的方法,防止锅炉停机( 2]。

锅炉管道的腐蚀剩余的挑战之一在化石燃料发电厂。管失败导致工厂关闭和管和焊接,要求焊接检查维修和替换造成巨大的成本。另一方面,由于高档燃料消耗和经济原因,残油和煤是广泛应用于发电系统,它包含钠、钒和硫杂质。这些杂质在锅炉管可以鼓励一些类型的腐蚀。例如,在燃煤锅炉高温腐蚀的主要原因是由于杂质如硫的存在,碱金属,煤中的氯。在锅炉操作、低熔点存款如Na₂O·V₂O₄v·11₂O₅( T _米= 535°C)形成表面上的过热器和再热器管。在火上一管,金属氧化防护层将溶解在这些熔融沉积,加速腐蚀。这种现象被称为火边腐蚀可发生均匀或本地化的方式和它的速度是每小时50到300纳米之间。然而,在严重的情况下,它可以更快减少管不到两年的一生。

燃烧系统,硫酸钠的反应和氧化形成Na, O,美国钒与氧气反应生成V₂O₅和其他复杂的钒酸盐类。这些化合物,通常被称为灰沉积表面的材料和诱导腐蚀。在燃烧过程中,这些元素结合形成各种类型的蒸气和浓缩阶段( 3]。燃烧的化学反应发生在复杂和高度变量。材料降解发生在这些熔化合物破坏自然保护材料表面的氧化层在锅炉操作( 4]。复杂环境(热、化学和机械)锅炉使用情况材料使它极其难以忍受所有艰难的情况下对 1]。因此,为了防止灾难性的失败,重要的是要理解和预测提前在管子表面腐蚀行为。还应该指出,温度和锅炉的内部压力是不同的在不同的部分。因此,锅炉管的厚度测量和决心的临界点是合适的方法。

在这部作品中,原位厚度测量管在不同部分的化石燃料发电厂在伊朗已经完成和损坏的管收集更多的根本原因分析。光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能量色散x射线能谱(EDS)和x射线衍射(XRD)已经被用来研究形态、化学组成和结构失败的管子和管子的顶部腐蚀产品。厚度测量数据被用来确定锅炉的临界点。

没有管锅炉是直接从锅炉单位转移到实验室。目视检查后,管横截面研究被切断。样本地面连续使用细的SiC论文成绩,2000,然后抛光镜面光洁度,0.3和0.05 μ铝浆。OM、SEM、EDS和XRD一直用来描述样本和腐蚀产品。原位测量厚度是由超声检测(UT)电厂网站。本文报道的厚度值的平均值至少3和6个月的间隔测量。过热器和再热器管的低合金钢,ASTM A213 T22和A213病人,分别用化学成分表 1( 5]。

图 1描绘了一个过热器管腐蚀产物和存款在其表面。管的表面暴露于火是覆盖的一层厚,粗糙,存款的粘合剂。黄色显示硫的存在的层。

没有管的厚度测量表明,厚度显著下降值低于锅炉管的临界值。根据图 2在火灾中,这种现象更明显的管。

数据 3- - - - - - 6演示锅炉过热器和再热器管失败的微观结构。基于图 3,过热器的结构在表面附近略有不同的散装材料,有球形碳化物在晶界铁素体组织的散装材料。这样的微观结构的差异曾被报道在文献[ 6]。在图 4上的一层多孔和非均匀存款管。

的微观结构是一样的过热器再热器管;然而,存款层壁都是一致的,所以建议一般在再热器管表面腐蚀(见图 5和 6)。

矿床的形态层的外表面过热器和再热器进一步研究通过扫描电镜和图像如图 7。

这种差异在腐蚀产物和氧化层在过热器和再热器管子源于过热器管的位置暴露在更高的温度和更燃料杂质,特别是碱金属氯化物。腐蚀产物的化学成分和结构进行了XRD(图 8)和结果总结表 2Na的₂所以₄和CrFe(签证官₄)₂主要组件。这些结果是一致的能量色散x射线能谱(EDS)数据显示铁、铬、V, Na, O,在腐蚀产物和S。

理解Na的来源,年代,V,燃料的化学成分,用于锅炉也一直在探索和表所示 3。

众所周知,在火边腐蚀等腐蚀物种年代,V, Na, K在化石燃料导致存款形成管表面,因此严重的腐蚀。腐蚀机理是强烈依赖于燃料化学成分、锅炉工作温度、过量空气量,管材料。燃料形成低熔点杂质沉积离子导电和电子转移。钒有不同的氧化态和签证官很容易氧化,签证官₂V₂O₅。硫还被氧化₂所以₃根据温度和锅炉中的氧含量,根据( 1)与燃料杂质反应: (1) N 一个 O H + 年代 O 3 ⟶ N 一个 2 年代 O 4 + H 2 O Na在哪里₂所以₄由XRD检测(表吗 2)。锅炉的条件,在初始阶段,一个管表面氧化膜形式。硫酸钠然后存款在氧化层。后来,Na的外表面₂所以₄层开始变得粘稠,吸收粉煤灰颗粒导致溶解金属的氧化层和沉积厚度增加。通过增加沉积厚度和温度梯度,存款和氧化层开始,从表面冲走,从而进一步氧化的金属会发生 7]。虽然生理盐水没有任何直接对腐蚀的影响,它会导致金属的氧化层脱落,暴露了裸露的金属腐蚀状况。在这种情况下,铬的扩散散装材料表面形成一种新的被动层,结果是,Cr损耗发生(表 1)。换句话说,在存在氯化钠(图 9),Cr丢失从表面挥发性氯化铬和氧化率来代替正常的铬氧化膜会增加( 8]。然而,严重的金属损失并不源于气相氧化如果不接触金属温度高于其预期工作范围(610°C A213 T22,例如)。高侵蚀发生在液相的存在表面的金属。有两个主要原因的液体腐蚀;首先在液体化学反应通常比固相固相液相反应,也可以作为一个电解质对电子转移( 7]。

我们的研究表明,导航₆O₁₅和CrFe(签证官₄)₂也形成了根据以下: (2) N 一个 2 年代 O 4 + 5 V 2 O 5 + 2 V O 2 ⟶ 年代 O 3 + 2 N 一个 V 6 O 15 (3) C r 2 O 3 + F e 2 O 3 + 2 V 2 O 5 ⟶ 2 C r F e V O 4 2 这些化合物在较低的温度下融化,约625°C,破坏氧化层。能力形成保护性氧化尺度对高温耐腐蚀性能有重要影响。在含氯环境中氯扰乱保护性氧化物和缺乏保护金属氧化物的形成可能的形式。在目前的研究中,详细的显微镜照片表明,氯打破了保护性的氧化层过热器管的表面。

与足够的铬合金形成氧化chromium-rich可能因此增加抗氯化( 9]。然而,沉积物下腐蚀是高度复杂的,有许多的竞争反应,和金属氧化物的稳定性魂斗罗金属氯化物不足以准确预测合金的性能。

钒盐也以各种方式攻击金属表面;他们可以作为氧载体或扭曲金属氧化物层。而且,这种盐能溶解氧化防护层。

管表面上的区域是由熔融硫酸盐通常阳极。我们希望看到这种行为的管暴露于火。因此,如图 8在本地所示,厚的地区存款阴极而薄的地区和熔融沉积层局部阳极腐蚀速率最高,暴露熔融盐。换句话说,在管截面有4网站:一个安全区域的对面,一个阴极区厚厚的存款,和两个阳极腐蚀液的网站产品如图 10和 11。从电化学的观点,( 4)发生在阳极导致金属损失部分: (4) F e ⟶ F e 3 + + 3 e - - - - - - 在阴极网站,各种反应发生和使用生成的电子。两个最有可能的反应是( 7] (5) O 2 + 4 e - - - - - - ⟶ 2 O 2 - - - - - - (6) 年代 O 4 2 - - - - - - + 8 e - - - - - - ⟶ 年代 2 - - - - - - + 4 O 2 - - - - - - 然而,图 2从上述模型显示了不同的行为和最物质损失是在火边的部分。这意味着该地区正在经历最高水平的腐蚀,不能一个阴极。有些管在这项研究中没有遵循正常的火边腐蚀机理和行为不同。它可以因为低存款层厚度和局部高温(800°C)材料表面的融化导致统一整个存款在火上管。由于没有全面腐蚀模型来预测高温腐蚀的管,锅炉管厚度测量和腐蚀监测以来似乎有必要提出机制并不能够预测金属腐蚀在严酷的条件。目前的腐蚀模型系统的温度,冶金参数,和某种程度上的复合燃料的帐户,而系统气动参数和金属表面的温度不考虑。

在本部分中,厚度测量结果进行了讨论。屏式过热器的测量进行了最后的过热器,再热器媒介,和最终的锅炉再热器管他们容易伤害和失败的高速率根据电厂的工程师和技术人员。所有测量已经完成三次三个不同位置的管。图 12显示了屏式过热器的图纸。管子的公称厚度的这一部分锅炉4毫米,可以看到在图 13,火灾的管厚度在某些领域(位置2)小于临界厚度值。临界厚度是管服务的最低要求厚度没有伤害和失败风险的锅炉温度和压力。这些地区有红点在图所示 12。

同样,一些地区厚度低于临界厚度的最后过热器公称厚度为5.3毫米(图确定 14)。

中期和最终再热器管子的公称厚度是3.5和3.4毫米,分别。临界点的壁示意图所示图 15。

总之,我们发现不同的阳极和阴极区域形成存款管表面之下。因此,材料腐蚀行为在严酷的条件无法预期的燃料含有杂质和腐蚀模型自可用管在高工作压力和温度的服务条件。估计腐蚀速率,防止不可预见的失败,频繁的检查要求,然而,离线检测。在线腐蚀监测是一种适当的方法来监控管腐蚀。因此,监控探头应放置在与腐蚀率最高临界点。在这个工作中,化石燃料锅炉的临界点取决于UT厚度测量。最破坏、腐蚀和金属损失被诊断出最后的过热器管。