超臨界水氧化過程中pH對鎳基合金C-276的腐蝕研究

廖瑋，廖傳華，朱躍釗

(南京工業大學 機械與動力工程學院，江蘇 南京 211816)

鎳基合金C-276以鐵、鎳、鉻為基，其晶格結構為面心立方晶格，具有良好的組織穩定性和使用可靠性。一般情況下能夠抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂和各種無機酸引起的腐蝕，作為制造超臨界水氧化(SCWO)設備的候選材料之一，其在SCWO條件下的腐蝕情況備受關注。SCWO處理的廢棄物成分較為復雜，一般常含有大量的N、S、Cl等元素，氧化形成相應的酸根離子，加劇了設備腐蝕。關于這些酸根離子在不同pH值條件下對C-276材料的腐蝕尚未見到相關報道。本文分別采用鹽酸、硝酸、硫酸與無水甲醇和雙氧水配制成不同pH溶液，研究C-276在不同酸性溶液中的腐蝕情況。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

鎳基合金C-276，其化學成分見表1。濃度35.5%的鹽酸、65%的硝酸、98%硫酸與無水甲醇、30%的雙氧水均為分析純。

MP-1單盤拋磨機；LB-1006超聲波清洗機；JA2003N電子天平；間歇式超臨界水氧化實驗裝置；MIK-pH6.0型pH測試儀；JSM-6360V電子掃描電鏡(SEM)；GENESIS2000XMS60能譜分析儀(EDS)；D8 X射線衍射儀(XDR)。

表1 合金的化學成分Table 1 Chemical composition of alloy

1.2 實驗方法

將C-276切割成40 mm×20 mm×5 mm的試片，每個表面均在磨拋機上拋光打磨至鏡面，再放入到丙酮溶液中進行超聲波清洗，去除表面的油脂和污物，干燥后采用高精度的電子秤稱其質量(精度為0.1 mg)。腐蝕介質中H2O2作為氧化劑，過氧量為1.5倍，無水甲醇的含量為150 mL/L。

實驗溫度450 ℃，壓力為30 MPa。實驗開始時，先將腐蝕介質置于反應釜內，試片采用懸掛的方式置于反應釜內，密封反應器，封蓋，啟動電源開始實驗。實驗結束后，待反應釜冷卻，打開頂蓋，取出腐蝕試片，置于丙酮溶液中進行超聲波清洗，干燥稱重，根據質量的變化計算出腐蝕速率?！?br>