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还原性SCW体系腐蚀行为及机制研究发表于《The Journal of Supercritical Fluids》
发布者: 李艳辉 | 2022-04-02 | 318

Corrosion characteristics and mechanisms of typical iron/nickel-based alloys in reductive supercritical water environments containing sulfides.

(作者:Yanhui Li, Shaoming Ding, Zhouyang Bai, Shuzhong Wang, Fan Zhang, Jie Zhang, Donghai Xu, Jianqiao Yang)

 

  面向超临界水气化技术、超临界水氧化技术对含硫化物有机废物进行无害化处理和资源化利用的实际工程背景,本文探究了含硫化物超临界水体系中合金的腐蚀行为,阐明了还原性超临界水体系下硫化物加剧腐蚀机制与合金元素效应,建立了Fe-Ni-Cr合金腐蚀产物预测模型,提出了腐蚀防控策略。

 

  还原性超临界水体系下物料中原始硫化物最终以H2S形式存在。H2S作用下还原性超临界水体系中典型铁/镍基合金耐蚀性由好到差依次为:625 > 800 > 316 > 276 > 825 > 600高铬、富铁合金具有明显优越于富镍合金的抗硫化腐蚀能力。该体系中合金腐蚀,本质上为硫、氧分压控制下合金元素的硫化-氧化竞争过程。腐蚀初期,合金表面金属硫化物、氧化物发生竞争成核;若体系氧分压较高,可形成由氧化物构成的保护性腐蚀内层,继而进入暂稳态氧化阶段;一旦H2S诱使保护性腐蚀内层中形成硫化产物微观通道,将引发剧增腐蚀。剧增腐蚀是否发生,取决于合金种类、体系氧/硫分压比、温度等条件。发生剧增腐蚀后,腐蚀内层为含硫化物微通道的富铬氧化膜、腐蚀外层几乎全由硫化物构成,这主要归功于该体系下较高的pH2O/pH2S,以及小分子H2O相对于H2S具有较强的腐蚀外层穿透力。建立了该体系下合金腐蚀产物预测模型,其指出了增强装备服役安全性的工程实施建议:降低硫分压、调控体系氢分压、采用高铬-富铁-低镍合金。相关研究成果对于指导相应的超临界水技术装备选材及腐蚀防控,具有重要意义。