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目前,电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫浆液循环泵广泛采用的金属材料主要有双相不锈钢(2605N等)和高铬耐磨耐蚀铸铁(Cr30A等)。
双相不锈钢(2605N等)虽然兼备较高的强度和耐***离子点蚀性能,但其硬度不高(固溶处理态洛氏硬度HRC小于26),当输送含固体颗粒的介质,且固体颗粒莫氏硬度相对于洛氏硬度HRC大于26时,就会产生磨蚀,故不适用于钢厂钢渣法脱硫工况耐磨蚀要求;高铬耐磨耐蚀铸铁(Cr30A等)虽然具有较高的硬度,耐磨性优于双相不锈钢,但其耐点蚀当量PRE均小于36,故耐腐蚀能力不如双相不锈钢,同时也面临着脆性大、铸造性能差等问题,目前只用于制造叶轮部件,无法用于大型壳体的铸造生产。
基于上述脱硫工况特点及脱硫泵用金属材料现状,脱硫行业在脱硫浆液循环泵用金属材料选材方面存在困难,急需新材料开发突破。
在多年电厂石灰石(石灰)脱硫泵金属材料研制生产的基础上,结合当前钢厂钢渣法脱硫工况实际需求。
通过制取不同组分的多组材料试样进行了正交实验。
通过实验,对合金的化学成分进行了最优设计,确定了新型合金的最佳铬碳比范围,并通过添加Ni、Mo、Cu、N、Ti等合金元素,优化合金组织,提高基体的强度、耐磨性和耐腐蚀性。
实验测得了合金的基体组织为奥氏体,并含有少量M7C3碳化物和Ti2N氮化物。
在新型合金研究基础上,我们对合金的进行了改进设计,得到了耐蚀性相比新型更加优良的新型A合金。
实验测得了新型A合金的基体组织为奥氏体,并含有少量M3C碳化物和Ti2N氮化物以及固溶于基体上的N,其中N元素固溶在基体上,进一步提高了合金的耐蚀性和钝化膜的自我修复能力。
新型(a)、新型A(b)、Cr30A(c)、2605N(d)在PH=4,***离子浓度80000pp,电化学腐蚀试验结果
PH值
Cl-离子浓度
ppm
材料
腐蚀电位E
V
腐蚀电流密度log(i/A)
μA/cm2
结果分析
4
80000
新型
-
腐蚀倾向由高到低:Cr30A、
PH值
Cl-离子浓度
ppm
材料
腐蚀电位E
V
腐蚀电流密度log(i/A)
μA/cm2
结果分析
2605N、新型、新型A
腐蚀速度由快到慢:2605N、Cr30A、新型、新型A
新型A
-
Cr30A
-
2605N
-
新型合金的耐点蚀当量值PRE>38,其抗点蚀尤其是抗***离子腐蚀性能良好,在模拟苛刻脱硫浆液环境下测得的腐蚀速率<;经电化学腐蚀实验测得数据显示,新型合金在脱硫浆液介质中的耐蚀性优于双相不锈钢2605N和高铬耐磨耐蚀铸铁Cr30A,按中国腐蚀与防护学会给出的腐蚀性能评价分级划分,可列为3级,属很耐蚀范围。新型合金的硬度>40HRC,冲击韧性>7J/cm2,抗弯强度>1000MPa,抗拉强度>550MPa,在泵上使用,除满足强度要求外,对钢渣法脱硫浆液介质含有的高硬度颗粒具有相匹配的耐磨耐蚀性能。
新型A合金的耐点蚀当量值PRE>40,其抗点蚀尤其是抗***离子腐蚀十分良好,在脱硫浆液环境下测得的腐蚀速率<,经电化学腐蚀实验测得数据显示,新型A合金在脱硫浆液介质中的耐蚀性优于新型合金。新型A合金的铸态硬度>30HRC,冲击韧性>10J/cm2,抗弯强度大于800MPa,抗拉强度>500MPa,在泵上使用,除满足强度要求外,具有优异的耐腐蚀磨损性能,适合运行条件变化大导致实际工况条件超出设计条件,具有苛刻腐蚀性能的石灰石(石灰)-石膏法脱硫浆液泵选材。新型A合金具有比新型更优的铸造工艺性能和机械加工性能,可制造各种规格的叶轮、护板及泵体铸件。
新型A合金适合电厂石灰石(石灰)法脱硫循环泵选材需要,优于目前电厂脱硫浆液循环泵选用的其他金属材料。