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高温高压水溶液中材料腐蚀研究

王保锋  
【摘要】: 超临界水氧化技术是一项新兴的环保技术,它可以在短时间内彻底地消毁 有机物。设备材料的严重腐蚀问题是制约该技术工程应用的关键。为了进一步 了解几种耐蚀材料的腐蚀行为,我们自已设计建造了一套连续式高温高压试验 装置,利用表面宏观和显微检查、重量法测量、扫描电镜(SEM)形貌观察和 X-射线能量色散分析仪(EDAX)元素分析等手段研究了几种不锈钢、镍基合 金和钛等材料在高温高压纯水及实际分解有机废物过程中的腐蚀速度、腐蚀产 物、腐蚀种类和表面形貌等。 我们先后设计制造了三只反应器(超临界水氧化系统的主要设备)。为解 决高压下反应器的泄漏问题,我们的反应器采用了特殊的密封件。我们建立的 装置能够在25MPa和450℃的超临界氧化条件下连续长期运行。 试验结果表明介质对材料的腐蚀影响很大,在高温高压纯水和超临界水氧 化苯酚时,所有的合金失重都很小,均匀腐蚀速度小于0.05mm/a。只在 1Crl8Ni9Ti和316表面出现了点蚀。但在超临界水氧化分解含氯、硫、氮等尤 其是含氯的有机物时,几种合金都受到了严重的腐蚀。316的均匀腐蚀速度甚 至高于100mm/a,孔蚀穿透速度也达15μm/h。 材料的腐蚀行为与温度密切相关,并有一定的规律性即:在较低的温度下 (<150℃),基本上没有腐蚀;随着温度的升高(200℃),出现孔蚀等局部腐 蚀现象;温度进一步升高(>300℃),均匀腐蚀越来越严重,在存在强腐蚀性 离子时,表现得更为突出;在临界温度附近(350℃左右),材料的腐蚀最为严 重;超临界状态下,材料腐蚀与350℃时相比,腐蚀却又减缓。试验中我们也 发现了一例外情况,超临界状态下的毒死蜱溶液中材料的腐蚀比亚临界时腐蚀 更严重,316腐蚀速度达124mm/a。 从我们的试验结果看:在纯水和超临界氧化苯酚时,镍基合金和Sanicro28 高级不锈钢可以用作设备材料,316和U2只能在纯水中应用。在所有的试验中, 钛的均匀腐蚀,点蚀都很轻微,它可能是应用于超临界条件下的最好的候选材 料。


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