烟气脱硝用尿素水解装置关键部件用候选材料

在尿素水解中的关键部件，如换热器管、水解反应器、密封法兰等与甲铵、氰化铵、尿素溶液及碳铵溶液等腐蚀介质直接接触，这些部件的腐蚀问题是影响尿素水解制氨技术推广、应用的重要因素。目前，国内尿素水解制氨装置关键部件用材料尚未确定，关键部件选材及腐蚀问题是制约该技术发展的重要瓶颈。尿素水解过程可视为尿素合成工艺的逆反应，但更为苛刻的反应条件使其关键部件的腐蚀问题成为重要的安全隐患。因此，为了合理地选材，科研人员分别以316L不锈钢、316Lmod（尿素级）不锈钢、HR3C奥氏体铬镍不锈钢、Inconel718镍基合金及TC4钛合金作为研究对象，通过实验室环境模拟烟气脱硝尿素水解制氨过程来对比研究不同候选材料在尿素水解装置中的腐蚀行为，为尿素水解制氨装置的选材及腐蚀性能评定提供了试验依据。 试验材料均为市售材料，将试验材料进行线切割得到腐蚀试样。采用多组平行试样在GSH-2L型密封高压反应釜中进行腐蚀试验。将清洗后的试样置于质量分数为30%尿素并含有40g/LCl-溶液中；用高纯氩气（纯度高于99.99%）排净釜内的残留空气后，升温至145℃，保持釜内压力约4MPa进行腐蚀试验；在试验进行到50，100，200，300，400，600，800，1000h时取出试样，用精度为1×10-5g电子天平测试样质量，计算质量变化，取各组平行试样的平均值。 用带能谱仪的Hitachi-S4800型扫描电镜观察腐蚀产物表面、试样截面形貌并测其元素分布；利用Shimazdu-7000SX型X射线衍射仪分析腐蚀产物的物相组成。试验结果如下： （1）在模拟尿素水解腐蚀环境中，316L不锈钢与316Lmod不锈钢在腐蚀初期均出现不同程度的溶解腐蚀；随着腐蚀时间的延长，316L不锈钢腐蚀产物沉积量增大，腐蚀产物出现大面积剥落，腐蚀过程以点蚀为主，形成了失重型腐蚀；316Lmod不锈钢其他腐蚀特征基本相同，不同的是以均匀腐蚀为主。 （2）在模拟腐蚀环境中，TC4合金、Inconel718合金与HR3C不锈钢均具有比316L不锈钢和316Lmod不锈钢更好的耐蚀性能；钛合金表面存在连续的氧化物膜，腐蚀过程以腐蚀产物Fe2O3和Cr2O3的沉积为主；镍基合金在腐蚀初期出现微量的溶解腐蚀，之后以腐蚀产物沉积为主；HR3C不锈钢在腐蚀初期发生了明显的晶间腐蚀，之后以腐蚀产物沉积为主。