煙氣脫硝用尿素水解裝置關(guān)鍵部件用候選材料的腐蝕行為

在尿素水解中的關(guān)鍵部件，如換熱器管、水解反應(yīng)器、密封法蘭等與甲銨、氰化銨、尿素溶液及碳銨溶液等腐蝕介質(zhì)直接接觸，這些部件的腐蝕問(wèn)題是影響尿素水解制氨技術(shù)推廣、應(yīng)用的重要因素。目前，國(guó)內(nèi)尿素水解制氨裝置關(guān)鍵部件用材料尚未確定，關(guān)鍵部件選材及腐蝕問(wèn)題是制約該技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸。尿素水解過(guò)程可視為尿素合成工藝的逆反應(yīng)，但更為苛刻的反應(yīng)條件使其關(guān)鍵部件的腐蝕問(wèn)題成為重要的安全隱患。因此，為了合理地選材，科研人員分別以316L不銹鋼、316Lmod（尿素級(jí)）不銹鋼、HR3C奧氏體鉻鎳不銹鋼、Inconel718鎳基合金及TC4鈦合金作為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境模擬煙氣脫硝尿素水解制氨過(guò)程來(lái)對(duì)比研究不同候選材料在尿素水解裝置中的腐蝕行為，為尿素水解制氨裝置的選材及腐蝕性能評(píng)定提供了試驗(yàn)依據(jù)。

試驗(yàn)材料均為市售材料，將試驗(yàn)材料進(jìn)行線切割得到腐蝕試樣。采用多組平行試樣在GSH-2L型密封高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。將清洗后的試樣置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%尿素并含有40g/LCl-溶液中；用高純氬氣（純度高于99.99%）排凈釜內(nèi)的殘留空氣后，升溫至145℃，保持釜內(nèi)壓力約4MPa進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；在試驗(yàn)進(jìn)行到50，100，200，300，400，600，800，1000h時(shí)取出試樣，用精度為1×10-5g電子天平測(cè)試樣質(zhì)量，計(jì)算質(zhì)量變化，取各組平行試樣的平均值。

用帶能譜儀的Hitachi-S4800型掃描電鏡觀察腐蝕產(chǎn)物表面、試樣截面形貌并測(cè)其元素分布；利用Shimazdu-7000SX型X射線衍射儀分析腐蝕產(chǎn)物的物相組成。試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）在模擬尿素水解腐蝕環(huán)境中，316L不銹鋼與316Lmod不銹鋼在腐蝕初期均出現(xiàn)不同程度的溶解腐蝕；隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，316L不銹鋼腐蝕產(chǎn)物沉積量增大，腐蝕產(chǎn)物出現(xiàn)大面積剝落，腐蝕過(guò)程以點(diǎn)蝕為主，形成了失重型腐蝕；316Lmod不銹鋼其他腐蝕特征基本相同，不同的是以均勻腐蝕為主。