燃煤电厂锅炉防护用新型高铬镍基合金涂层抗氧化、硫化及热腐蚀性能和机理研究

李学锋¹

(1.北京有色金属研究总院,北京,100088;
2.北京有色金属研究总院209室,北京,100088)

摘要:在锅炉防护用涂层材料的研制及其抗高温腐蚀性能和机理的研究方面作了一些探索性的工作.在国内首次设计并研制成功铬含量在40wt%以上的新型高铬镍基合金,并将其制备成可供电弧喷涂用的丝材.采用电弧喷涂技术制备出新型高铬镍基合金涂层.对其抗高温氧化、抗H2S、SO2腐蚀以及抗热腐蚀的性能和机理进行了系统研究,得到如下结论:(1)在大气环境下,较高的Cr含量使涂层发生了选择氧化,在表面形成了连续的Cr2O3氧化膜,它对元素的扩散可起到有效的抑制作用.(2)在SO2/O2(1:4)气氛下,涂层表现出优秀的抗硫氧化物腐蚀性能.发现Cr在涂层中所起的作用为:①形成Cr2O3保护层以抑制元素的扩散;②捕获Ni3S2中的S,从而减少了低熔点共晶体Ni-Ni3S2的出现.(3)在H2S(10%)气氛下,涂层表现出优异的抗硫化腐蚀性能.发现Cr元素对镍基合金抗高温硫化性能的提高是通过在腐蚀产物内层形成富铬区(Cr以硫化物的形式存在)来实现的,该富铬层的存在应能起到抑制涂层未腐蚀部分金属元素向外扩散和腐蚀介质向内侵入的作用.(4)在Na2SO4/K2SO4(7:3)盐膜作用下,涂层表现出优异的抗热腐蚀性能.较高的Cr含量使得该高铬镍基合金涂层位于表面Ni的硫化物下面的部分发生了选择氧化,形成了连续的Cr2O3氧化膜,从而有效地抑制了腐蚀过程的持续进行.

关键词:锅炉"四管"; 高铬镍基合金; 涂层; 高温氧化; 高温硫化; 热腐蚀; 性能和机理;

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