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超临界水氧化系统腐蚀的类型及控制方法

2016-12-15 12:19:48
作者:廖传华
来源:腐蚀与防护

超临界水氧化(Supercritical water oxidation,简称SCWO)技术,在20世纪80年代由美国学者Modell提出:纯水温度达到374.2℃,压力达到21.8MPa时,即达到了水的临界状态,该温度、压力点称之为水的临界点,温度和压力均超过临界点的水,称为超临界水。该状态下有机物能与O2充分的互溶,迅速氧化分解成无害的小分子化合物。

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    初识超临界水氧化技术


    什么是超临界氧化技术?


    超临界水氧化(Supercritical water oxidation,简称SCWO)技术,在20世纪80年代由美国学者Modell提出:纯水温度达到374.2℃,压力达到21.8MPa时,即达到了水的临界状态,该温度、压力点称之为水的临界点,温度和压力均超过临界点的水,称为超临界水。该状态下有机物能与O2充分的互溶,迅速氧化分解成无害的小分子化合物。


    超临界氧化技术的优点以及不足:


    与传统技术相比,该技术反应迅速、去除率高、无二次污染 ,然而该技术在高温、高压、过氧的状态下运行,会对预热器、反应容器、换热器等系统造成极其严重的腐蚀,影响设备运行稳定性与安全性,同时大大减少设备的使用寿命。


    超临界水氧化系统腐蚀的类型及控制方法


 
   超临界水氧化系统常见的腐蚀


    为了尽快有效的解决系统的腐蚀问题,推动该技术的工业化应用,科研人员对超临界水氧化技术进行了大量的实验研究,根据研究结果分析总结可将超临界水氧化系统的腐蚀分为以下几种类型:


    1.全面腐蚀


    全面腐蚀作用发生在整个金属表面,可能是均匀的,也可能是不均匀的;金属表面以统一速度向材料内部腐蚀最终导致材料失效。


    在超临界水氧化系统中由于大部分的合金成分不能建立或维持一个钝化层以阻止全面腐蚀的进行,故大部分情况下均存在全面腐蚀现象,但是全面腐蚀危险性相对较小,并且能够被预测到。


    2.孔蚀


    孔蚀通常发生在局部地区。由于在金属表面往往不能形成完整的保护膜,故而在保护膜缺陷的地方容易产生孔,使得腐蚀性物质累积在该处从而导致金属腐蚀。


    实验研究发现,镍基合金与不锈钢在含有Cl 、S的SCWO环境中均存在着孔蚀,钛合金在含有磷酸盐或氟化物的SCWO环境中也存在孔蚀。


    3.晶间腐蚀


    晶间腐蚀是由于SCWO环境中被处理的废弃物里含有大量的离子,这些离子与金属通常会形成一种微电池而引起材料腐蚀。


    研究发现,625合金、617合金、316L等在含有氯离子、硫酸根离子或者硝酸盐的环境中存在着严重的晶间腐蚀。


    4.垢下腐蚀


    盐类物质在超临界水中是一种难溶性的物质,这类物质会附着在反应器壁上形成一种垢。金属与垢接触的表面通常会形成一条小的缝隙,导致垢物下面的金属出现腐蚀,这类腐蚀称为垢下腐蚀。


    S.Baurd等研究发现,Alloy625在高浓度有机废弃物环境中存在垢下腐蚀现象。


    5.脱合金成分腐蚀


    在一个特定的操作条件下,某一个合金成分选择性氧化导致的应力开裂,这类腐蚀称为脱合金成分腐蚀。


    例如,合金C-276在超临界水氧化条件下铬或镍的脱合金腐蚀是取决于pH值的大小。


   
超临界水氧化腐蚀常见的控制方法


    广大研究人员经过大量的实验与改进,提出了一系列的改进方案,主要包括以下几种。(见表1)


    表1超临界水氧化系统腐蚀常见的控制方案

 

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责任编辑:王元

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标签: 超临界水氧化系统, 腐蚀, 类型, 控制方法

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