混合氯化熔融盐的腐蚀性实验

混合氯化盐是一种非常有前途的高温传热蓄热介质。为了确定混合氯化盐传热蓄热系统适用的金属材料,本文对2520、304、321和316L四种常用不锈钢在混合氯化盐中的腐蚀情况进行了实验研究,并与混合硝酸盐的腐蚀特性进行了对比。结果表明,混合氯化熔盐比混合硝酸盐对四种不锈钢的腐蚀性要大几十倍,混合氯化盐对四种不锈钢腐蚀速率从大到小依次为316L、304、321和2520。

2205双相不锈钢在熔融氯化物盐膜下的腐蚀

利用热重分析考察了表面涂有ZnCl2-KCl混合盐膜的2205双相不锈钢在450℃氧化性气氛中的耐蚀性。结果表明,材料发生加速腐蚀,形成厚且疏松的表面腐蚀层,并在基体内发生晶间腐蚀及沿富Cr相的择优侵蚀。在该环境下,材料中较高的Cr含量没有提供充分的保护性,甚至恶化材料的耐蚀性能,用热力学讨论其作用机理。

Ni-xFe合金在520℃熔融NaCl-MgCl_2中的腐蚀行为及成分优化

为了提高太阳能储热容器的耐腐蚀性,利用重量损失法,SEM,XRD分析Ni-xFe在熔融NaCl-MgCl_2中的腐蚀行为,研究了Ni-xFe合金在520℃熔融NaCl-MgCl_2下的耐腐蚀性能,并确定出Ni-xFe合金最优的成分区间,分析了其腐蚀机理。结果表明:含Fe元素多的试样,质量损失多,表面存在较多的腐蚀孔洞,发生了严重的局部腐蚀;Ni含量较多的试样,表面的腐蚀孔洞分布均匀,质量损失较Fe含量多的试样低。说明Ni元素在Ni-xFe耐腐蚀性能方面起着有益作用。结合市场上纯Ni和纯Fe的成本因素,最终确定Ni-xFe的最佳成分区间质量分数为Ni-25%Fe。

碳钢和铁-铬-镍基合金在相变储能材料用熔融共晶氯化钠和氯化镁中的腐蚀行为

研究了3种铁-铬-镍基合金(Fe-Cr-Ni)和一种碳钢试样在520℃熔融共晶NaCl-MgCl2盐中的腐蚀行为。结果表明,碳钢试样晶界处Fe原子优先变为亚铁离子(Fe2+)和铁离子(Fe3+),发生了严重的沿晶腐蚀,但表面形成了厚而致密的MgO壳,对试样起到了一定的保护作用。3种Fe-Cr-Ni基试样表面也形成了MgO壳,但因铬元素优先被腐蚀,试样表面形成了疏松的富Ni骨架状微观组织结构,MgO壳或颗粒极易剥落,未能起到有效的保护作用;Cr含量越高,腐蚀越严重。对于太阳能储能技术,在廉价的铁基合金中添加镍元素作为熔融氯化盐相变储热介质的容器或者管道材料,具有良好发展前景。

Al对Ni-10%Fe合金在相变储热介质Na Cl-MgCl2中腐蚀行为的影响

针对熔融共晶NaCl-MgCl2作为太阳能中高温相变储热传热介质对金属材料腐蚀问题,采用静态浸盐腐蚀试验方法,研究了Al含量(质量分数)分别为0,3%,5%,7%,10%的5种Ni-10%Fe-x Al合金在520℃熔融NaCl-53.63%(质量分数) MgCl2中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备,分析了腐蚀后试样表面形貌及物相特征,探讨了腐蚀机制。结果表明:腐蚀20 h后,含Al试样表面均疏松多孔,形成富Ni而贫Fe的骨架状组织,且Al含量越高,试样表面变得越疏松;Al含量较低时(质量分数3%,5%,7%),试样表面形成了Mg和Al的氧化壳,但因氧分压较低,氧化壳不完整,仅在一定程度上可以抑制熔融盐和O2向金属/氧化膜界面扩散,起到保护作用;Al含量较高时(质量分数10%),试样表面组织非常疏松,保护壳层会因失去支撑而破碎和脱落,腐蚀加剧。

腐蚀产物MgO对Fe基合金在固态和熔融NaCl-MgCl_(2)中高温耐蚀性能的影响

熔融氯化盐是下一代聚光式太阳能热发电站(第3代CSP)候选传热和储热介质,含MgCl_(2)的熔融氯化盐对金属传热管道和储热容器腐蚀后在其表面形成MgO,MgO对管道耐腐蚀性能影响尚不清楚。通过对比碳钢和3种Fe-Cr-Ni合金在固态(345℃)和熔融NaCl-MgCl_(2)(445和545℃)中的腐蚀行为,分析了MgO对4种试样在不同温度下的腐蚀行为机理。结果表明,在固态NaCl-MgCl_(2)中,碳钢表面MgO壳致密且连续,可以保护试样免受腐蚀。在熔融NaCl-MgCl_(2)中,4种试样表面也生成了致密的MgO壳,但它因热应力作用而开裂和剥落,熔融盐沿着氧化膜裂纹渗入MgO/基体界面,发生化学-电化学联合腐蚀反应,不能保护试样免受该熔盐腐蚀。