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
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文檔簡介
1、隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施,天然氣利用設(shè)備的應用越來越廣泛。通常,燃氣利用設(shè)備在運行過程中,冷凝壁面易遭受冷凝介質(zhì)的腐蝕從而導致設(shè)備的工作壽命縮短。因此,防腐和傳質(zhì)、傳熱強化技術(shù)是解決燃氣利用設(shè)備腐蝕問題及設(shè)備研發(fā)的關(guān)鍵。
首先,通過化學鍍制備出Ni-Cu-P、Ni-Mo-P與Ni-W-P等多元合金鍍層,考察了其在天然氣冷凝液中的耐腐蝕性能,結(jié)果表明合金元素性質(zhì)和鍍液性質(zhì)對化學鍍層的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生重要影響。所制備的化學鍍Ni-
2、P與Ni-Cu-P合金呈非晶態(tài),而Ni-Mo-P和Ni-W-P則為混晶態(tài)。Ni-Cu-P鍍層表面平滑,晶粒細化;Ni-W-P和Ni-Mo-P鍍層表面較粗糙,結(jié)構(gòu)較致密;與其他合金相比,Ni-Cu-P鍍層耐煙氣冷凝介質(zhì)腐蝕性最強,是銅質(zhì)冷凝換熱器的最佳保護鍍層。
其次,通過考察穩(wěn)定劑性質(zhì)、還原劑和CuSO4濃度、介質(zhì)溫度及熱處理溫工藝對Ni-Cu-P鍍層的形貌,結(jié)構(gòu)與性能的影響,結(jié)果得出化學鍍?nèi)芤褐?,CuSO4濃度的升高導致鍍層
3、中Cu含量增加而Ni、P元素含量則下降,鍍層結(jié)構(gòu)的晶化過程導致鍍層的耐腐蝕性下降。鉬酸鈉作穩(wěn)定劑時,Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性最強。鍍液中次磷酸鈉濃度增大,Ni-Cu-P鍍層中P含量升高,耐腐蝕性能增強。鍍液中適量引入稀土Ce4+可使鍍層晶粒細化,鍍層表面致密光滑,耐蝕性能增強,過量的Ce4+濃度反而不利于鍍層的沉積。熱處理可改善Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性,低于300℃下熱處理導致Ni-Cu-P鍍層為非晶態(tài),從而進一步改善鍍層耐蝕性;進
4、一步提高溫度至400℃時,Ni-Cu固溶體和Ni5P2相易在鍍層內(nèi)部析出,鍍層電位分布不均削弱了鍍層耐蝕性能;相比之下,500℃熱處理易導致鍍層內(nèi)部Ni3P相沉積,晶粒增大,表面電位均勻,耐蝕性提高。
再次,通過考察冷凝介質(zhì)溫度、成分、陰離子濃度等對Ni-Cu-P鍍層腐蝕行為的影響,發(fā)現(xiàn)Ni-Cu-P鍍層的耐蝕機理為:鍍層表面的Ni發(fā)生選擇性溶解,P和Cu得到富集,P富集的形成進一步抑制了鍍層腐蝕過程的進行。在鍍層中引入少量銅
5、,不僅可加速富P層的形成過程,而且使鍍層析氫過電位增高,從而使合金鍍層的耐蝕性能增強。腐蝕介質(zhì)溫度的升高,Ni-Cu-P鍍層的耐蝕性下降。此外,陰離子的性質(zhì)對鍍層的耐蝕性也產(chǎn)生重要影響,在較低的離子濃度下,NO3-離子的氧化作用在促進鍍層鈍化方面起主導作用,而在較高的離子濃度下,Cl-和SO42-較強的化學吸附作用促進富P層鈍化膜的形成。
最后,通過熔煉法制備了鋁硅合金并通過化學轉(zhuǎn)化法在鋁硅合金表面制備了稀土轉(zhuǎn)化膜,考察了工藝
6、參數(shù)對稀土轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)與耐燃氣冷凝介質(zhì)腐蝕性能的影響,結(jié)果表明:鋁硅合金中含硅13%的情況下,鋁硅合金共晶體易在集體中均勻沉積,此時合金耐蝕性較強。進一步增加硅含量,易導致纖維狀的共晶體減少,此時,塊狀初晶硅則析出,導致合金電位分布不均,從而加速了合金的局部腐蝕。
最佳的鋁硅合金鈰轉(zhuǎn)化膜的工藝參數(shù)如下:硝酸鈰:14g/L;高錳酸鉀:1.5g/L;過硫酸鉀:1.0g/L;氟化鈉:0.8g/L;轉(zhuǎn)化液pH值:2;轉(zhuǎn)化時間:1h,轉(zhuǎn)化
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