海水脱硫及设备用材腐蚀行为研究

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本文以自制的二氧化硫吸收装置研究了二氧化硫在海水中的溶解性能,并用此装置配制了不同浓度的二氧化硫海水溶液,以此研究1Cr18Ni9Ti、304、316L不锈钢和Q235A钢在二氧化硫/海水体系的腐蚀行为。实验研究了在总气压为1atm、温度为3~33℃、以N2为惰性载气,SO2,分压为540~1340ppm时SO2在不同盐度海水中的溶解度。设置不同参数是为了模拟不同季节温度、不同烟道气中SO2浓度以及不同盐度的海水环境。结果表明,降低温度,增大SO2的浓度及海水盐度都有利于增加SO2在海水中的溶解度,且同一温度下不同分压SO2在海水中的溶解性符合线性规律。对不锈钢在二氧化硫/海水体系的腐蚀行为研究表明:SO2浓度增大,不锈钢的自腐蚀电位下降,相同SO2浓度下,316L的自腐蚀电位高于304和1Cr18Ni9Ti,后两者差别不明显。不锈钢SO2/海水体系的腐蚀过程是由阳极过程控制的。当SO2浓度为13.30mmol/L时,1Cr18Ni9Ti、304、316L的腐蚀速率为3.24×10-3、2.541×10-3、2.921×10-3 mm/a,是纯海水中腐蚀速率的1.5~1.9倍。相同SO2浓度下,316L的击破电位高于304,304高于1Cr18Ni9Ti,但316L的保护电位却低于其它两种不锈钢;随着浓度增大,三种不锈钢的击破电位依次下降,但对保护电位影响不大。SO2浓度增大,不锈钢的阴极电流密度随之增大,这是因为析氢和吸氧混合作用的结果。在SO2浓度为17.40mmol/L的海水中,1Cr18Ni9Ti、304和316L的阻抗值在104~105Ω数据级,但出现腐蚀坑时其阻抗值就下降1~3数量级。电化学噪声结果表明,1Cr18Ni9Ti在处于钝态时,电化学噪声点蚀指数为0.020,噪声电阻为12124Ω,出现孔蚀时,点蚀指数变为0.112~0.166,噪声电阻随着孔蚀的加剧而下降,噪声功率密度谱线性部分斜率表明腐蚀主要是局部腐蚀过程。不锈钢在SO2海水体系中的腐蚀是因为SO2电离的H+、海水中Cl-、生成S以及S进一步参与阴极过程生成H2S共同作用的结果。对Q235A钢在二氧化硫/海水体系的腐蚀行为研究表明:Q235A钢在SO2/海水体系自腐蚀电位随SO2浓度增大而增大。Q235A在SO2/海水体系的腐蚀过程受阴极过程和阳极过程共同控制,当SO2浓度为13.30mmol/L时,其腐蚀速率为2.259 mm/a,约为在纯海水中腐蚀速率的17倍。SO2浓度越高,阻抗值越小;当浓度达到4.64 mmol/L时,界面电容急剧增大;当浓度达到17.40 mmol/L时出现韦伯阻抗特征。Q235A钢在二氧化硫海水体系中的腐蚀会生成S、FeSO4·2H2O和FeOOH,且生成的S因为颜色效应而显示白色。Q235A钢在SO2/海水体系中的腐蚀是因为SO2电离的H+、海水中Cl-、生成S以及S进一步参与阴极过程生成H2S共同作用的结果。
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