超临界机组水环境下金属材料研究进展

张雷 刘昕颖 苏晓阳

摘 要：当前我国存在着能源稀缺与环保压力增加的矛盾情况，超临界发电逐渐变成了清洁煤发电领域的主流工艺。超临界水的有关参数包括其氢键、黏度等的波动会改变内部氧化腐蚀的过程，加之机组参数的要求日益提高，在超临界水环境下金属材料的氧化已变成影响整个机组操作的主要瓶颈。

关键词：电厂;金属材料;超临界水;氧化

1 国外研究现状

19世纪，D.B.Mitton等最先开始探索超临界水环境下金属材料的腐蚀情况研究了超临界水对降低废物存量的管路材料镍基合金的氧化腐蚀，其暴露周期是66小时。分析数据得出，含盐时比纯净水条件下受腐蚀更恶劣。美国密西根大学G.S.Was团队自2006年展开对超临界水氧化侵蚀作用的探索，他们把条件控制到400℃～600℃/25MPa左右，所用钢材包括铁马氏体钢、奥氏体钢及镍基合金，氧浓度参数：无氧（≤25ppb）及2ppm。分析得出，超临界水环境对金属的氧化一般和钢材、作用周期、氧浓度等因素相关。而对于一类钢材，作用周期及温度增加，其腐蚀性愈强;比较不同类型钢材发现，后两种金属的抗氧化性能显然比前者要好。

试验完成后，发现这个研究小组采用的铁马氏体钢表层有一个两层的氧化组织，其外部是磁铁矿（Fe3O4），里面则是FeCrO的尖晶石组织，部分钢材表层经测试还能发现有最外层包裹Fe2O3的3层组织存在。奥氏体钢外层包裹的单/双层组织，存在点烛，可脱落，同时化验发现有Cr3O3存在。镍基合金外层则产生了部分腐蚀小坑，这类合金被腐蚀后质量没有明显增加，氧化层也不厚，没有显著的2层组织，多为单层组织，氧化结构紧密。……