马海涛[1]2003年在《高温氯盐环境中金属材料的腐蚀》文中研究表明垃圾焚烧是处理工业和市政固体垃圾的有效手段，它因能实现固体垃圾的无害化、减容化和资源化而在国内外受到重视。但在处理垃圾过程中，焚烧设备受到的腐蚀问题也日益突出，很多设备的实际寿命达不到设计寿命。在垃圾焚烧环境中的各种腐蚀中，高温氯化腐蚀得到研究人员的重视，因为垃圾中的氯含量很高，使得很多设备的提前失效与高温氯化腐蚀有关。垃圾焚烧环境中的氯化物包括Cl_2、HCl和沉积的氯盐。其中很多氯盐具有低熔点、高挥发性的特点，易以气态形式对设备进行腐蚀。目前低熔点氯盐产生的蒸汽对材料腐蚀行为的研究很少。本文利用自制的氯盐蒸汽发生设备，采用TGA(热重分析)，SEM(EDX)，金相，EPMA，XRD等手段探讨了在垃圾焚烧环境中几种常见金属材料在ZnCl_2、KCl、NaCl蒸汽环境中的高温氧化行为和表面有KCl盐膜存在条件下的高温腐蚀行为，探讨该条件下的腐蚀机制，为存在类似工业环境的选材和防护涂层的研究提供有益的研究结果和试验数据。 含有少量ZnCl_2蒸汽的高温氧化环境中，很短的时间内(6h)Fe、Cr、Ni均发生了明显的加速腐蚀，腐蚀的速率均随温度的提高和ZnCl_2蒸汽浓度的提高而加快。腐蚀后的试样均形成了疏松的、很厚的氧化膜，氧化膜与基体分离严重，氧化膜／基体界面往往有氯的富集。在高温下，Ni、Cr的试样由于金属氯化物的流失出现动力学的减重现象。Fe-Cr合金在有ZnCl_2存在条件下也发生加速腐蚀，但腐蚀速率随Cr含量的提高有所改善，但效果不大。含Al材料在有ZnCl_2蒸汽存在条件下有很好的耐蚀性表现，原因是试样表面形成了保护性的Al_2O_3氧化膜。 Fe、Cr、Ni在微量KCl蒸汽存在的高温氧化环境中，同样发生加速腐蚀，生成不具保护性的氧化膜。其原因是KCl蒸汽与试样表面的氧化膜反应生成Cl_2造成了活化氧化。而Fe-Cr合金随着Cr含量的提高耐蚀性有所改善，但KCl蒸汽与试样表面的Cr_2O_3反应生成的低熔点复合氧化物K_2Cr_2O_7是Fe-Cr合金耐蚀性不高的重要原因，因它破坏了Cr_2O_3氧化膜的保护性。氧分压的降低有利于提高Fe、Cr、Ni的耐蚀性。 在NaCl蒸汽的环境中，Fe-Cr合金中较高的Cr含量也没有表现出很好的耐蚀性。 在KCl盐膜存在的条件下，碳钢和低合金钢在高温下几乎没有保护性，不锈钢、耐热钢及Ni基合金也没表现出很好的耐蚀性。原因是KCl盐膜与试样表面的氧化膜及材料发生反应，生成了疏松的没有保护性的氧化膜。与含铬合金相比，富Al材料的耐蚀性较好，原因是活化氧化过程中易形成Al_2O_3保护膜。
熊维舟[2]2016年在《生物质锅炉热管材料在高温碱金属盐环境下的压缩蠕变行为研究》文中指出生物质中含有大量的碱金属、氯和硫等物质,燃烧时易挥发。在生物质燃烧锅炉中,碱金属化合物随高温烟气流动沉积在过热器受热面管壁上形成熔融盐结渣,使基体遭到严重的热腐蚀破坏。同时,金属材料在热应力与蒸汽压力的长期作用下易产生蠕变变形,从而造成热管的爆裂与失效。为了更好的对高温碱金属盐环境下热管材料的性能、蠕变变机理及微观结构的演变规律提供理论支撑,本文利用改装后的RDL05电子蠕变疲劳试验机,通过力学性能测试、扫描电镜微观结构分析、能谱检测等方法和手段,分别开展了温度、载荷、碱金属盐种类和实验时间对热腐蚀环境下12Cr1MoV合金压缩蠕变行为影响的研究,论文的主要工作和研究结果如下:(1)通过对不同高温下混合氯盐和空气中的12Cr1MoV合金进行压缩蠕变实验,研究了热腐蚀行为对合金蠕变性能的影响。结果表明,高温氯盐通过与合金发生活化氧化反应,使表面保护性氧化膜断裂,从而侵蚀基体。在700℃以上且反应较长时间后,热腐蚀能明显增大材料的稳态蠕变速率并促进其变形。(2)开展了不同碱金属盐环境下的高温压缩蠕变实验,以研究高温碱金属盐种类与蠕变性能的关系。结果表明,不同的热腐蚀环境对合金蠕变的影响区别较大,其变形速率规律为2 4 2 4NaCl-Na SO NaCl NaCl-KCl Na SO(5)ε>(5)ε>(5)ε>(5)ε。随混合盐中Na2SO4比例的增加,蠕变试样进入稳态阶段的时间变长。(3)开展了不同载荷状态下高温氯盐环境中12Cr1MoV合金的压缩蠕变实验。结果表明,12Cr1MoV在650℃、NaCl-30%KCl环境中的变形主要由位错粘滞滑移所控制。随应力增大,热腐蚀对材料的破坏程度加深。同时,基体中渗碳体逐渐球化,晶界上的析出物M23C6呈不连续状粗化分布。(4)为了进一步分析合金内部缺陷结构的萌生扩展机制,开展了不同反应时间下的压缩蠕变实验。结果表明,高温氯盐腐蚀以侵蚀基体晶界为主,同时对部分铁素体和球化现象较严重的珠光体晶粒结构产生破坏。在恒应力的作用下,晶界裂纹沿加载压应力方向扩展产生断层。而被侵蚀后的晶粒造成材料内部疏松多孔,引起应力集中,并进一步扩大层间裂纹。该现象导致热腐蚀环境下的蠕变变形速率大于空气中试样。
郭贵芬[3]2005年在《Fe、Cr、Ni及其氧化物在NaCl、KCl熔盐中的腐蚀及机理》文中研究指明近年来,包括中国在内的许多国家大力发展垃圾焚烧计划,以减轻工业和生活垃圾对环境的压力,并尽可能利用垃圾中热值高的部分供热、发电,充分利用资源。但在焚烧处理垃圾过程中,焚烧设备受到的腐蚀问题也同益突出,很多设备的实际寿命达不到设计寿命。本文主要从保护性氧化膜与因熔融氯盐反应遭到破坏的机理来讨论垃圾焚烧环境中沉积盐引起的热腐蚀。 从澄清保护性氧化膜在熔盐中溶解失去保护作用的机制来研究材料在氯盐中的耐蚀性作为前提,需要更多的有关氧化物在氯盐中溶解度的数据。本论文对Fe_2O_3、Cr_2O_3、NiO在NaCl、KCl熔盐中的溶解度进行了研究,发现Fe_2O_3、Cr_2O_3、NiO在NaCl及KCl熔盐中的溶解同其在Na_2SO_4熔盐、NaCl-KCl共晶熔盐、NaCl-KCl-Na_2SO_4-K_2SO_4混合熔盐中的有相近的溶解趋势。Cr_2O_3在NaCl及KCl熔盐中的溶解度高于Fe_2O_3、NiO的溶解度,且Cr在熔盐中易以CrO_4~(2-)的形式发生溶解。 在此基础上论文又对Fe、Cr、Ni纯金属在不同碱度KCl熔盐中的腐蚀情况进行了对比研究,发现与中型环境相比,Fe、Cr、Ni纯金属在碱性KCl熔盐中的腐蚀失重要小的多,氧化膜厚度降低且与基体有更好的结合性。纯 Cr在该腐蚀环境中没有提供良好的保护性能,这与Cr_2O_3在熔融盐中容易以CrO_4~(2-)的形式发生溶解有关。纯Ni表现出最为优异的耐蚀性,腐蚀初期后不再有明显的减重,减重趋势渐趋平缓。最后提出通过改变熔盐碱度使氧化膜在熔盐中的溶解速度降低,从而可以找到一种在熔融氯盐中提高材料使用寿命的途径。 通过分析高温环境下Fe_2O_3、Cr_2O_3、NiO与NaCl反应的动力学并利用XRD确定反应产物,发现NaCl与金属氧化物在高温下的反应导致明显的失重现象,说明存在 NaCl/C1_2(g)/挥发性金属氯化物的挥发。Na_2O.M_2O_x和金属氯化物是NaCl与金属氧化物反应过程中常见的反应产物。
刘洋[4]2017年在《电站锅炉用T92钢高温腐蚀行为研究及寿命预测》文中研究说明电力安全关系到国民经济的发展和社会的进步,随着我国经济的快速发展,我国对电能需求持续提高,超(超)临界火力发电机组运行参数不断提高,对火电机组用钢的安全性能提出了更高的要求;抗烟气侧高温腐蚀能力是火电机组选用耐热钢的一项重要安全指标,并且在严苛的烟气环境中服役,耐热钢还应具有优异的高温强度及较长的使用寿命;T/P92钢作为“第叁代马氏体型耐热钢”代表钢种,从2006年开始,T/P92钢便凭借其优异的性能与低廉的价格成为我国超(超)临界机组受热面管道用钢首选材料。因此本文选取T92钢为研究对象,从抗高温腐蚀性能、高温腐蚀对力学性能的影响与高温腐蚀对剩余寿命的影响叁个方面开展研究。首先,采用增重法及XRD、SEM和EDS等手段研究了T92钢在625℃和675℃下表层涂刷氯盐、硫酸盐和煤灰腐蚀介质后的高温腐蚀行为。结果表明:腐蚀介质的存在对T92钢的高温腐蚀有很显着的促进作用,625℃与675℃下,氯盐对T92钢腐蚀促进作用最大,然后依次是硫酸盐和煤灰;硫酸盐、氯盐与煤灰涂刷试样表面产物以Fe2O3与Cr2O3氧化产物为主,伴有复合型氧化物生成。然后,通过测定强度、断后延伸率、断面收缩率、应力应变曲线、断口形貌、金相组织变化与硬度这些力学性能指标来分析高温腐蚀对T92钢高温与室温力学性能的影响,结果表明:高温与室温下T92钢强度下降明显,硬度与强度随高温腐蚀试验温度升高而降低;部分试样断后延伸率有提高;T92钢的断面收缩率随高温腐蚀试验温度升高而变大,断裂形式也与高温腐蚀试验温度有关。最后,对T92钢寿命预测进行了初步探讨,基于Manson-Succop参数法建立T92钢寿命预测模型,并与ECCC公布的数据进行比较,预测的最大许用应力值略小于实测值,可以认为预测值是安全的;并从温度和应力两个方面来分析高温腐蚀对T92钢管蠕变寿命的影响,理论计算表明可忽略附着于管道外壁高温腐蚀产物层对壁温的影响;高温腐蚀会减薄管壁外径,计算寿命时只需考虑管壁减薄后的等效应力即可。
龙凯亮[5]2017年在《生物质锅炉热管材料在高温混合碱金属盐环境下的疲劳行为研究》文中提出生物质锅炉在运行的过程中,生物质燃料的燃烧所产生的碱金属、氯、硫等形成化合物的形式沉积在过热器受热面的管壁上,在长时间的作用下势必会对热管表面形成热腐蚀破坏,同时,由于锅炉过热器热管工作于高温环境中,服役中的构件承受比较复杂的载荷作用,导致局部应力超过材料的屈服强度,从而使得材料产生局部的塑性变形及疲劳损伤。为研究热管材料在高温混合碱金属盐环境下的疲劳性能,本文采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,辅以扫描电镜检测、能谱检测等手段,分别开展高温混合氯盐、高温混合硫酸盐以及不同温度混合氯盐在不同应变幅值下的低周疲劳实验,论文主要研究600℃下试样在空气、混合氯盐、混合硫酸盐叁种环境不同应变幅值条件下的疲劳特性以及500℃、600℃混合氯盐环境下在不同应变幅值条件下的疲劳特性。得到如下结果:(1)在相同混合碱金属环境下,试样疲劳寿命随着应变幅值的升高而降低,且试样所承受的循环应力随着应变幅值的升高而升高,12Cr1MoV合金对于应变幅值的变化较为敏感,而通过对试样断裂过程进行分析可得,应变幅值越大其裂纹扩展速度越快;(2)根据实验数据所得到的循环应力响应曲线、抗拉强度与屈服强度比值判定方法以及循环强度指数判定的方法均可得到,12Cr1MoV合金在温度为600℃空气、混合氯盐、混合硫酸盐环境下均呈循环硬化与循环稳定。且根据循环应力响应曲线,合金在最后断裂前由于裂纹失稳扩展而出现循环软化,循环应力迅速降低。在叁种环境下,试样的循环应力响应的变化趋势基本一致;(3)从疲劳寿命来看,相同应变幅值和相同温度下,空气环境下的疲劳寿命小于混合硫酸盐环境下的疲劳寿命小于混合氯盐环境下的疲劳寿命,此现象表明两种混合盐均会对试样的疲劳寿命产生影响,且混合氯盐的影响程度更大。在相同混合盐环境下,不同应变幅值条件下的疲劳寿命有较大差异,疲劳寿命随着应变幅值的增加而降低。不同温度、相同应变幅值下,600℃下试样的疲劳寿命小于500℃下试样的疲劳寿命。不同应变幅值下,两种温度混合氯盐条件下,试样随着应变幅值的提高其疲劳寿命降低。(4)分析空气、混合氯盐、混合硫酸盐叁种环境下试样疲劳损伤断裂机制,得到试样的裂纹萌生于试样的表面。在碱金属盐腐蚀和高温腐蚀的作用下,表面易形成表面缺陷,这些表面缺陷在交变载荷下极易萌生裂纹,裂纹萌生的越多,试样的裂纹扩展速度加快,在加之严重的晶界氧化导致了沿晶裂纹的萌生、形核及扩展,其产生的结果是加速裂纹的扩展速率,降低试样的疲劳寿命。(5)在500℃和600℃混合氯盐条件下试样的循环应力响应主要呈循环硬化与循环稳定,500℃下合金的循环硬化率更高,并且500℃下试样的循环应力大于600℃下试样的循环应力;(6)采用Holomon关系对应力幅值和塑性应变幅度之间的关系进行线性拟合,得到500℃与600℃环境下循环强度系数,得知12Cr1MoV合金在500℃下循环强度更大;(7)500℃温度下试样疲劳寿命小于600℃下试样疲劳寿命,其主要原因是500℃下试样裂纹在源区的扩展速度慢,塑性变形量较小,裂纹尖端应力集中程度较低。
郑泽华[6]2017年在《生物质锅炉过热器钢管在高温碱金属盐环境下的拉伸蠕变行为研究》文中研究指明生物质中有较多的碱金属、氯,少量的硫。在生物质燃烧锅炉中,碱金属化合物伴随着高温烟气流动沉积在过热器受热面管壁上,对管壁造成严重的热腐蚀破坏。同时,高温合金钢管在温度与蒸汽压力的长期作用下产生蠕变变形,导致损伤不断累积,从而造成过热器管的爆破,造成严重事故。为了研究高温碱金属盐对过热器钢管的性能、蠕变变形和蠕变断裂机制的影响,本文利用RDL100电子蠕变松弛试验机,通过拉伸蠕变实验、扫描电镜微观组织结构分析、金相显微镜金相分析、能谱检测等方法和手段,选取12Cr1MoV合金钢管为实验材料,分别探究了温度、载荷、混合碱金属盐对该合金拉伸蠕变行为的影响,论文的主要工作和研究结果如下:(1)对比研究了 NaCl-35%KCl混合盐和无盐对12Cr1MoV合金钢管拉伸蠕变行为的影响,结果表明:NaCl-35%KCl混合盐环境中试样的稳态蠕变速率要大于无盐环境中试样的稳态蠕变速率;NaCl-35%KCl混合盐通过腐蚀基体表面,提高基体珠光体球化速度,加速试样的蠕变断裂;(2)对比研究了 KCl-20%K2SO4混合盐和KCl盐对12Cr1MoV合金钢管拉伸蠕变行为的影响,结果表明:KCl-20%K2SO4混合盐比KCl盐对合金拉伸蠕变性能的影响要弱,硫酸盐有腐蚀弱化作用;KCl-20%K2SO4混合盐和KCl盐环境中试样的蠕变断裂机制为微孔聚集型断裂机制;(3)研究了加载应力对高温混合盐(NaCl-35%KCl)环境中12Cr1MoV合金的拉伸蠕变行为的影响,结果表明:12Cr1MoV合金在600℃、NaCl-35%KCl混合盐环境中的变形主要由扩散蠕变所控制;随着应力增大,12Cr1MoV合金的蠕变寿命减少;12Cr1MoV合金在600℃,NaCl-35%KCl混合盐环境中的蠕变断裂机制为沿晶韧性断裂;(4)研究了蠕变温度对高温混合盐(NaCl-35%KCl)环境中12Cr1MoV合金钢管拉伸蠕变行为的影响,结果表明:温度的增高会增强氯原子的活化氧化作用,从而加速对基体金属的腐蚀,提高基体珠光体球化速度,合金的蠕变变形速率随温度升高而增加;(5)对比研究了 NaCl-35%KCl混合盐和无盐以及KCl-20%K2SO4混合盐和KCl盐对拉伸蠕变第一阶段的影响,结果表明:有盐或者无盐以及不同混合盐对12Cr1MoV合金拉伸蠕变第一阶段的影响很小,几乎为零。综上所述,本论文所获得的研究成果对生物质锅炉过热器钢管的工程实际应用提供了理论基础,具有一定的意义和价值。
马宏芳[7]2015年在《Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究》文中研究表明与硝酸熔盐相比,氯化物熔盐是一种能够在更高温度工作的太阳能热发电储热备选工质,工质使用温度的提高对于提高系统效率有很大作用,但氯化物熔盐对合金材料的腐蚀速率较高,其腐蚀机理尚不清晰,也缺乏有效的防护技术和手段。本文以太阳能热发电储热系统熔盐腐蚀问题为背景,研究了Inconel 625合金在氯化物熔盐中的腐蚀行为,特别是氯化物盐阳离子、添加微量稀土元素对腐蚀行为的影响,并初步探讨了热扩散涂层对降低氯化物熔盐腐蚀速度的作用。研究结果有望为发展一种可在更高温度工作的太阳能热发电氯化物储热熔盐和储热管道选材奠定基础。研究Inconel 625合金在四种不同氯化物熔盐(NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2)以及混合盐在900℃中的腐蚀行为,分析阳离子对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响。研究结果表明:与碱金属氯化物熔盐相比,Inconel625合金在碱土金属氯化物熔盐或者碱土金属氯化物盐(MgCl2、CaCl2)含量高的混合氯化物熔盐中腐蚀速率高,在氯化物熔盐中阳离子主要是通过氯化物盐的热化学性质(如蒸汽压和吸水性)影响熔盐碱度,碱土金属氯化物熔盐的吸水性强、蒸汽压高,因此熔盐碱度高,腐蚀过程中合金表面形成的氧化物溶解速度快。研究了经过热扩散渗Cr、渗Al处理后Inconel625合金在6种不同氯化物混合熔盐中的腐蚀行为,分析了不同渗层及不同氯化物混合盐种类对腐蚀行为的影响。研究结果表明:热扩散渗Al层、渗Cr层可以降低Inconel625合金在氯化物熔盐中的腐蚀速度,但渗铝后的效果更明显,主要原因是热扩散渗铝、渗铬后提高了合金表面的Al、Cr含量,在腐蚀过程中合金表面会形成Al2O3、Cr2O3膜,起到降低合金腐蚀速率的作用,但是这两种氧化膜在氯化物熔盐中均不稳定,均会发生溶解,所以热扩散渗铬和渗铝处理对提高Inconel625合金在氯化物熔盐中的耐蚀能力效果并不显着。Cr2O3比Al2O3在氯化物熔盐中溶解速度较快,即Cr2O3的稳定性没有Al2O3高。研究添加微量稀土元素对Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响,采用电化学阻抗谱的方法分析氯化物熔盐的腐蚀机理和微量稀土元素的作用机制。研究结果表明:氯化物熔盐中添加微量稀土氧化物(Y2O3)可以降低Inconel625合金在900℃氯化物混合熔盐中的腐蚀速度。微量稀土元素改变了Inconel625合金的电化学特性,使合金的腐蚀电位移向正的方向,蚀坑减少,极化率变大;腐蚀电流减少,有效提高合金耐腐蚀性能;熔盐电化学阻抗Nyquist图中仅仅观察到一个容抗弧,表明在混合熔盐中是否添加微量稀土氧化物,电化学原理相同,合金腐蚀过程均是受熔盐中电荷转移控制的。
任善平[8]2016年在《叁种奥氏体钢在模拟气氛/煤灰环境中的腐蚀行为研究》文中研究表明本文在人工合成的气氛和气氛/煤灰环境中研究了叁种奥氏体钢(S30432、HR3C、NF709R)在700℃下的腐蚀行为并探讨了腐蚀发展的机理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)等方法分析了腐蚀产物的形貌、物相、元素组成及分布。探讨了材料成分和腐蚀介质对腐蚀的影响。对叁种材料抗向火侧腐蚀的能力进行比较。同时研究了HR3C在650℃气氛/含氯煤灰环境中腐蚀行为。叁种材料在模拟气氛环境中的腐蚀结果表明:腐蚀主要生成铬和铁的氧化物,腐蚀产物的组成和材料的成分相关。总体而言,材料中Cr元素含量越高,腐蚀产物中Cr2O3含量越多。HR3C(Cr 25wt%)的腐蚀产物主要为Cr2O3。NF709R(Cr 22wt%)的腐蚀产物主要为Cr2O3和Fe2O3。含Cr量相对较低(Cr 18wt%)的S30432,腐蚀产物主要为铁的氧化物(Fe2O3和Fe3O4)。测试环境下的腐蚀以高温氧化为主,在膜/基体界面和靠近界面的基体侧存在硫化和内硫化。硫化作用加速氧化膜退化,加重材料腐蚀。叁种材料在模拟气氛/煤灰环境中的腐蚀结果表明:材料在该环境中腐蚀主要生成Fe的氧化物。当样品腐蚀轻微时Fe的氧化物主要以Fe2O3形式存在,腐蚀严重时以Fe3O4和Fe2O3形式存在。叁种材料在腐蚀层/金属界面都生成硫化物。SO_2含量的增加会促进表面低熔点共晶硫酸盐的形成,加速腐蚀初期的硫化作用。表面形成的液态硫酸盐可与氧化物反应,也可渗透到氧化膜内侧直接与金属基体反应,材料将遭受硫酸盐型的低温热腐蚀。HR3C在气氛/含氯煤灰环境中的腐蚀结果表明:Cr2O3膜在氯盐中易遭受腐蚀而失效,高Cr的Fe基材料HR3C在含氯的气氛/煤灰环境中易遭受氯盐腐蚀。腐蚀产物主要为Fe的氧化物及少量的Cr2O3、NiFe2O4、NiCr2O4。随着Cr、Fe元素的大量消耗,氧化膜内形成大量孔洞,且导致靠近氧化膜的基体侧Ni元素的相对浓度增加,出现富集。氯盐加速HR3C腐蚀的效果非常明显,并使腐蚀产物更易剥落。腐蚀过程存在下的氧化、硫化和氯化的相互作用。叁种材料抗腐蚀特性的比较表明:除S30432外,其他两种材料抗模拟气氛腐蚀的能力都很强,测试材料在向火侧环境中的腐蚀主要是气氛/煤灰的腐蚀。形成连续致密的富Cr2O3氧化膜是材料抗硫酸盐型热腐蚀的关键,材料中Cr元素含量越高,其抗硫酸盐型热腐蚀能力越好。SO_2浓度的增加对气氛和气氛/煤灰环境下材料的腐蚀都有明显的促进作用。在气氛/煤灰环境中,SO_2浓度从0.25%增加到1%时,即使Cr含量高达25wt%的HR3C,其抗腐蚀性能也急剧下降。叁种奥氏体钢中Fe元素的快速反应,使得孕育期后的加速阶段腐蚀以较快速度进行。在含1%SO_2的气氛/煤灰环境中,叁种材料都遭受严重的腐蚀,其抗烟侧腐蚀能力从优到劣依次为:HR3C、NF709R、S30432。
贺万玉[9]2016年在《混合氯化熔盐的热物性及腐蚀性实验研究》文中进行了进一步梳理为了保证人类社会经济的可持续增长,并且满足环境保护的迫切要求,开发和利用可再生能源是目前最有效的解决途径。太阳能具有储量巨大、分布广泛、清洁无污染等诸多优点,是一种理想的可再生能源。由于太阳能光伏发电成本高、会产生电池污染,因此限制了其大规模的建设与应用。太阳能热发电能够大规模建设,并且拥有蓄热系统,可以持续发电,比太阳能光伏发电更具有竞争力。传热蓄热介质的选择是太阳能热发电技术中至关重要的一环,合适的传热蓄热介质不仅能够降低发电成本,而且能够提高整个太阳能热发电系统的效率。熔盐成本低、使用温度高、安全性好,且潜热大、储能密度高、热稳定性好,在众多的相变储热材料中脱颖而出。迄今为止,在太阳能热发电领域应用最多的蓄热材料是硝酸盐,硝酸盐依靠其可靠性及经济性在太阳能热发电领域占有一席之地。但是,硝酸盐的使用温度最高只能达到600℃,在某些应用领域依旧受到限制。而氯化盐的使用温度宽泛,恰恰弥补了硝酸盐这一不足,所以本课题选取氯化盐作为基本材料,对其混合储热相变材料进行实验研究。本文配制了18种二元混合氯化盐及36种叁元混合氯化盐,利用静态熔融法在600℃的条件下使其充分混合熔融,并利用差示扫描量热仪DSC对能够达到共融的所有样品的熔点及相变潜热进行表征。实验测量结果表明,8种能够熔融的二元混合熔盐的熔点都在340℃左右;29种能够形成单一典型熔融峰的叁元混合熔盐熔点都在350℃左右。二元混合氯化盐中相变潜热最大是氯化钾-氯化锂(50%-50%),并且当氯化钾与氯化锂质量比相近时混合熔盐的相变潜热较大;当氯化钾与氯化锂两种组分质量比相差越多,相变潜热会越小。在29种叁元混合熔盐中,相变潜热最大是氯化钠-氯化钾-氯化锂(10%-50%-40%),随着氯化钠质量分数的增多,混合熔盐的相变潜热值总体上呈逐渐减小的趋势。本文通过五次连续加热冷却实验对优选出的相变潜热最大的两种熔盐热稳定性及凝固点进行了实验研究。研究发现首次测量所得熔点要高于后几次测量结果,第一次升温曲线与其他四次升温曲线重合性稍差,其他四次实验所得曲线几乎完全重合,热稳定性良好;两种熔盐样品的凝固点温度都比熔点低,可以降低管路系统发生冻堵的可能性。最后,对优选的两种混合氯化盐和304及316L两种不锈钢片在静态下进行了腐蚀实验分析,发现两种不锈钢片在两种混合氯化熔盐中的腐蚀都比较严重,腐蚀程度随着腐蚀环境温度的升高而变强,并且316L钢片在两种混合氯盐中的抗腐蚀程度要弱于304钢片。
高萌[10]2016年在《腐蚀环境中水泥基富水充填材料劣化机理研究》文中研究指明采空区充填开采是矿山绿色开采技术的重要组成部分,具有节能减排、安全环保等优点,已在金属矿山及有“叁下”压煤的煤矿开采造成的地下采空区中得到了广泛的应用。由于地下矿井水环境十分复杂,充填体因此处在含有大量腐蚀性介质的环境中,在富水充填材料水化硬化过程中会受到有害离子的影响,导致其稳定性和耐久性降低,硬化结晶体发生分解,最终造成胶结充填体的主体结构发生破坏或失稳。现有研究多集中在富水充填材料的基本力学性能、水化机理、风化性能等方面,需要对腐蚀环境中富水充填材料的劣化机理进行研究。本文制备了满足快硬速凝要求的富水充填材料,并在此基础上对材料基本组分进行优化改进,研制出掺有复合矿物掺合料的新型富水充填材料。通过宏观性能检测以及SEM、XRD、红外光谱等微观试验手段,对腐蚀环境中富水充填材料的劣化机理进行分析,主要研究内容和结论如下：(1)富水充填材料包括甲料(硫铝酸盐水泥)、乙料(二水石膏和石灰)两种基本组分,对外加剂的种类和掺量进行研究发现,需掺加复合缓凝剂和早强剂、悬浮剂及硫铝酸盐水泥专用速凝剂,当甲乙料组分比例为10:(5+2)时制备出胶凝时间为10min,28d抗压强度达到2.61MPa的富水充填材料。在此基础上,优化基本组分,在甲料中掺加粉煤灰与矿粉,两基本组分比例为(90+6+4)：(40+15)时,制备出新型富水充填材料,水固比为3.5时其28d强度可达1.22MPa。将富水充填材料养护至360 d的过程中,抗压强度随养护龄期增长呈现先增长后下降再增长的趋势,其中新型富水充填材料的第一个强度峰值出现的时间较晚。富水充填材料的主要水化产物为钙矾石,可形成致密的网络结构为其提供强度。水养条件下的富水充填材料抗压强度整体上出现逐渐下降的趋势,材料内部微观结构逐渐变得疏松,孔隙增多。(2)富水充填材料在pH值为1的酸性溶液中浸泡后表面受到较大影响,出现软化掉角现象,随pH值增大,材料外观受到的影响逐渐减弱。材料抗压强度随浸泡时间延长、pH值减小逐渐降低,甚至完全丧失；溶液浓度、水固比及养护龄期相同的条件下硫酸溶液中的材料抗压强度均低于盐酸溶液。酸溶液中的充填材料随浸泡时间及溶液浓度的增加内部水化产物形貌及种类逐渐发生变化,主要水化产物钙矾石数量大大减少,硬化体结构逐渐疏松；其中盐酸溶液中的材料生成水化氯铝酸钙(Friedel's盐),水化氯铝酸钙的产生说明材料对氯离子存在固化作用,但作用较弱,材料主要受到由H+中和作用引起的硬化体溶解腐蚀；硫酸溶液中的材料内部则产生大量的二水石膏,材料在硫酸溶液中主要受到硬化体溶解腐蚀和二水石膏引起的膨胀腐蚀。(3)氯盐溶液中富水充填材料的抗压强度随浸泡时间延长、溶液浓度增大及水固比的增大逐渐降低,各种浸泡条件下,氯化镁溶液中的材料强度均低于氯化钠溶液；对氯化镁溶液中的材料进行抗压强度测试时发现其存在0.8cm左右的层状剥落现象。氯化钠溶液中的充填材料随浸泡时间延长、水固比增大、溶液浓度增大逐渐生成水化氯铝酸钙,并发现不同数量的氯化钠晶体,硬化体结构逐渐疏松；氯化镁溶液中材料的微观结构变化与氯化钠溶液中相同,不同的是其在浸泡过程中逐渐生成水滑石及石膏。除氯离子渗透造成的腐蚀作用外,氯化镁溶液中浸泡的材料同时受到Mg~(2+)的交叉腐蚀,对充填材料产生的腐蚀更为严重。(4)富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后发生由表及里的泥化现象,抗压强度受到严重的影响,降低幅度很大,2.0水固比的充填材料在15%浓度的溶液中浸泡90 d后抗压强度丧失；除5%浓度溶液中的充填材料,其他浸泡条件均在180 d时丧失强度。随浸泡时间延长水化产物钙矾石逐渐减少,并生成单碳型水化碳铝酸钙及碳硫硅钙石；由于材料处在含大量C0_3~(2-)离子的环境中,由钙矾石转化生成大量的碳硫硅钙石,对材料造成严重破坏。(5)在pH值为3的酸性溶液及浓度为10%的可溶性盐溶液(氯盐溶液、碳酸盐溶液)中浸泡后,富水充填材料水固比为1.7时,其在相同浸泡时间下的抗压强度损失率最低。建议富水充填材料在酸性环境、氯盐环境及可溶性碳酸盐环境中进行应用时,采用1.7：1(水体积分数83%)的水固比。(6)新型富水充填材料在腐蚀性溶液中浸泡后表现出不同的变化,材料在各溶液中浸泡后强度损失率并非全部增长,整体呈现先增长后下降的趋势,第一个强度峰值几乎全部出现在浸泡180 d时；酸性环境下随浸泡时间延长抗压强度反而有所增长。除在碳酸钠溶液中发生泥化现象,其他溶液中浸泡的材料外观均较为完整。酸性环境中的材料在整个浸泡周期内主要水化产物均为钙矾石,氯盐溶液中生成水化氯铝酸钙,其中氯化钠溶液中出现氯化钠结晶,氯化镁溶液中生成石膏,碳酸钠溶液中生成碳硫硅钙石。对比原富水充填材料,新型材料抵抗侵蚀性溶液腐蚀的能力得到了很大提高。
参考文献：
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[7]. Inconel625合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究[D]. 马宏芳. 西安科技大学. 2015
[8]. 叁种奥氏体钢在模拟气氛/煤灰环境中的腐蚀行为研究[D]. 任善平. 南昌航空大学. 2016
[9]. 混合氯化熔盐的热物性及腐蚀性实验研究[D]. 贺万玉. 北京建筑大学. 2016
[10]. 腐蚀环境中水泥基富水充填材料劣化机理研究[D]. 高萌. 北京科技大学. 2016
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