含鹵化物的酸性介質(zhì)--煙氣冷凝液

含鹵化物而不含強氧化劑的中等酸性水溶液介質(zhì)，只要溫度和鹵化物濃度保持相對較低，許多高性能不銹鋼都可采用。發(fā)生點蝕和縫隙腐蝕的可能性隨酸度、溫度、鹵化物含量特別是導(dǎo)致均勻腐蝕的還原性環(huán)境的增加而增加。煙氣脫硫（FGD）和清洗設(shè)備就是這些類型的介質(zhì)環(huán)境。

含有硫或氯的燃料產(chǎn)生腐蝕性最強的燃燒產(chǎn)物，最常見的例子是高硫煤和燃料油以及城市垃圾。冷凝物和洗滌液在含SO2時呈酸性并且由于SO3和HCl呈還原性。氣體輸送系統(tǒng)的設(shè)計和運行方法也會加劇腐蝕性環(huán)境的嚴(yán)重程度。一般未經(jīng)處理的冷凝物和回收液腐蝕性最強，而洗過的壁和用吸收劑處理過的液體腐蝕性較低。ASTM STP 83750定義的“通用FGD系統(tǒng)”描述了一個通用的煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計圖，按照相對腐蝕電位的大小標(biāo)明了系統(tǒng)的不同位置。圖56是系統(tǒng)的示意圖，圖中用字母A-H表示各區(qū)域不同程度的腐蝕性。每個區(qū)域按照表28和表29分別給出的定性和定量腐蝕程度定義。從金屬腐蝕的角度看，腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域都是pH值＜0.1、溫度高達182℃的煙道和煙囪或濕/干交界的環(huán)境。被清洗過或用過吸收劑的區(qū)域有輕微或中等的腐蝕性。

通用FGD系統(tǒng)沒有考慮氯化物和氟化物含量，或任何運行變量如沉淀堆積或排水；因此選用材料時需要進一步的信息以做出判斷。國際鎳公司進行的一個試驗架暴露項目是最早和最廣泛的關(guān)于不銹鋼在FGD裝置中性能的研究之一。在這個項目中，316L和317L不銹鋼暴露在大量的商品化SO2洗滌裝置介質(zhì)中，結(jié)果見圖57和58。這個結(jié)果清楚地顯示出高氯化物和酸性的有害作用，主要是加劇了局部點蝕或縫隙腐蝕的趨勢。然而，在美國早些年建造的FGD裝置中，相當(dāng)多的吸收塔和其他“中等”腐蝕性區(qū)域使用317L不銹鋼或一種高鉬型的316L不銹鋼。

目的是在pH值高于4和氯化物含量不超過幾千ppm的條件下運行這些設(shè)備。有關(guān)出版物對美國和歐洲FGD 裝置的運行經(jīng)驗進行了總結(jié)。盡管這些裝置許多是成功的，但運行經(jīng)驗表明，氯化物加氟化物含量有時高達5000ppm的中等腐蝕性區(qū)域，需要較高合金化的不銹鋼，而對于那些處于高溫下原始冷凝液條件下的嚴(yán)重腐蝕性區(qū)域，采用鎳基合金是必要的。

高性能不銹鋼總體而言沒有像316L和317L不銹鋼那樣經(jīng)過廣泛的評定，但它們比高鉬316L不銹鋼更受青睞，并廣泛用于許多新建的FGD裝置中的“中等腐蝕性”區(qū)域。研究者們試圖根據(jù)氯化物和pH對 316L和317L不銹鋼行為的影響，以及PRE值或CCT所反映出的相對耐點蝕或縫隙腐蝕性能，對高性能不銹鋼的性能進行量化。代表性不銹鋼的大致行為見圖59。每一個鋼種每條曲線的準(zhǔn)確位置有待于通過現(xiàn)場經(jīng)驗得到證實，但是使用性能范圍寬以及具有成本效益是毫無疑問的。在八十年代初，制造了大量的316LM和317LMN不銹鋼吸收塔，pH約為4，氯化物含量高達幾千ppm。這兩種不銹鋼在這些中等介質(zhì)環(huán)境表現(xiàn)了良好的性能，并且還有一個好處，即費用比標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼增加較少。

當(dāng)吸收塔中的氯化物含量開始超過約5，000ppm時，人們開始擔(dān)心317LMN不銹鋼在這類應(yīng)用中的適用性。在這種情況下，A-4，A-6，D-3和D-4組的奧氏體和雙相不銹鋼是良好的候選材料，并且已在一定數(shù)量的實例中得到應(yīng)用。對于這些更加苛刻的應(yīng)用，這些鋼種以及鎳基合金的一個不利之處是它們與非金屬襯、玻璃鋼或耐酸磚相比較高的成本。然而，這些鋼種已經(jīng)非常成功地以復(fù)合板或壁紙的形式使用。壽命周期成本比較顯示，這種結(jié)構(gòu)用于吸收塔，其總成本大大低于橡膠襯的碳鋼，無需橡膠襯所固有的維護性修補和修理。典型的壽命周期成本分析結(jié)果見圖60。高質(zhì)量的復(fù)合板加工和壁紙設(shè)計方法已經(jīng)開發(fā)出來。

圖59給出的隨氯化物和pH而變的局部腐蝕性預(yù)測，不應(yīng)當(dāng)用于煙道和煙囪中的原始酸冷凝液等非常苛刻條件下的性能估計。當(dāng)pH開始降到低于約1.0時，大多數(shù)不銹鋼包括高性能不銹鋼的腐蝕形式開始轉(zhuǎn)向均勻腐蝕。酸性溶液中的腐蝕數(shù)據(jù)比較適用于這些環(huán)境。一般經(jīng)驗表明，只有最高合金化的鎳基合金能用于有可能形成原始酸冷凝液的煙道或煙囪中。有一個例外是最新的A-6組的奧氏體高性能不銹鋼，它對含氯化物的強酸有突出的耐蝕性。表30提供了這種性能的例子，表中給出了在城市垃圾焚燒爐急冷部分的試驗架暴露試驗結(jié)果，急冷后的溶液pH是0.5～1.0，含有非常高含量的氯化物和氟化物。A-6組的654 SMO不銹鋼至少和同時試驗的幾種鎳基合金表現(xiàn)一樣好。這些試驗還證實了在含氟化物的強酸中鈦的不利影響。

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