Wysokotemperaturowa korozja elementów kotłów przemysłowych napawanych stopami niklu Inconel 625 i 686

• Autorzy: Adamiec J. , Piliszko B.

Warianty tytułu

EN

High - temperature corrosion of power boiler elements cladding by Inconel 625 and 686

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spalanie w kotłach przemysłowych odpadów i śmieci sortowanych powoduje tworzenie się w spalinach bardzo agresywnych chlorków i fluorków, których szkodliwe oddziaływania wymagają odpowiednich zabezpieczeń takich elementów kotłów, jak rury wymienników i komory spalania przed korozją i erozją. W pracy opisano zjawiska i procesy korozyjne w komorach spalania kotłów umożliwiających spalanie odpadów (tab. 1, rys. 1). Podano sposoby zabezpieczania przed korozją elementów kotłów. Zakres badawczy pracy obejmował próby odporności korozyjnej napoin ze stopu Inconel 625 i 686 w atmosferze gazu N2 + 9 % O2 + 0,08 % SO2 przez 750 h. Temperatura symulowanej mieszaniny gazów wynosiła 800 °C. Do badań wykorzystano próbki wycięte z rur ze stali St35.8I (K10) napawanych metodą MAG w Energoinstalu S.A. (rys. 2,3, tab. 3). Dla porównania badano również materiał rury, tj. stal St35.8I oraz druty spawalnicze ze stopu Inconel 625 i 686 użyte do napawania (tab. 2). Zawartości żelaza na powierzchni napoiny mieściła się w przedziale od 2,5% do 10% (tab. 2). Wyniki testu odporności na korozje wysokotemperaturową napoin ze stopów Inconel pokazano na rys. 4. Przeprowadzono badania makro- i mikrograficzne efektów korozji (rys. 5-7) oraz mikroanalizę składu chemicznego (rys. 8) Badania uzupełniono rentgenowską analizą fazową (rys. 9, 10). Analiza uzyskanych intensywności procesu korozji wskazuje na parabolicznyny charakter zmian masy próbki w czasie eksperymentu (rys. 4). Wyniki intensywności korozji przedstawione na rys. 4 wskazują na dużą odporność napoin inconelowych na korozję (szybkość korozji wynosi 0,0033 (mg/cm2)/h), na którą w małym stopniu wpływa zawartość Fe w zakresie do 10 % (rys. 5). Procesy korozyjne powodują powstanie na napoinach inconelowych warstewki tlenków Cr2O3 o grubości 5-10 um (rys. 6a), która stanowi warstwę pasywacyjną ograniczającą szybkość korozji. Obecność żelaza na powierzchni napoiny sprzyja tworzeniu się tlenku Fe3O4, co pogarsza odporność napoin na korozję i erozje (rys 10).

EN

Incineration of waste and sorted rubbish in industrial boilers results in the formation of very aggressive chlorides and fluorides in off-gases, whose harmful action requires appropriate protection of certain boiler elements, such as heat exchanger pipes and combustion chamber, against corrosion and erosion. This paper describes the phenomena and corrosion processes taking place in boilers' combustion chambers enabling waste incineration (Tab. 1, Fig. 1). Methods of protecting boiler components against corrosion are provided. The scope of the research under this project included corrosion resistance tests of padding welds made of the Inconel alloy, version 625 and 686, in the atmosphere of N2 + 9 % O2 + 0.08 % SO2 during 750 h. The temperature of a simulated gas mixture was 800 °C. Samples cut out of pipes made of the St35.8I (K10) steel, surfaced by welding via MAG by the company Energoinstal SA, were used in the tests (Fig. 2, 3, Tab. 3). For a comparison, the pipe material, i.e. the steel St35.8I was also investigated and so were welding wires made of Inconel 625 and 686 used for surface welding (Tab. 2). The iron content on the padding weld surface ranged between 2.5 % and 10 % (Tab. 2). The results of high-temperature corrosion resistance test of the padding welds made of the Inconel alloys are shown in Fig. 4. Macro- and micrographic tests of the corrosion effects (Fig. 5-7) and a microanalysis of the chemical composition were carried out (Fig. 8). The tests were supplemented with an X-ray phase analysis (Fig. 9, 10). An analysis of the obtained corrosion process intensity shows a parabolic nature of the sample mass variations during the experiment (Fig. 4). The corrosion intensity results presented in Fig. 4 show high corrosion resistance of the Inconel padding welds (the corrosion rate amounts to 0.0033 (mg/cm2)/h), which is hardly influenced by the Fe content of up to 10% (Fig. 5). The corrosion processes induce the formation of Cr2O3 oxide films of 5-10 um thickness on the Inconel padding welds (Fig. 6a). The films constitute passivation layers which reduce the corrosion rate. The presence of iron on the padding weld surface is conducive to the formation of an Fe3O4 oxide, which worsens the padding welds' resistance to corrosion and erosion (Fig. 10).

Słowa kluczowe

PL

wysokotemperaturowa korozja; stopy niklu Inconel 625 i 686

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 6
• Strony: 907--913
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adamiec J.

autor

Piliszko B.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii,

Bibliografia

• [1] Sitek J.: Termiczna utylizacja odpadów – dobór powierzchni, zabezpieczenia oraz doświadczenia ruchowe. Mat. Konf. „Powierzchnie ogrzewalne kotłów.” Stok k/Bełchatowa, 9-10 marzec 2006 r.
• [2] Biomass: An Energy Resource for the European Union. Office for Official Publications of the European Communities, 2000
• [3] Oniszek P., Pisarek J., Wiśniewski P.: Energetyczne wykorzystanie biomasy w lokalnych kotłowniach – poradnik dla inwestora. Wyd. Społeczny Instytut Ekologiczny, 2005 r.
• [4] Pronobis M., Krupa M., Kosatko J.: Sposób zmniejszenia wysokotemperaturowej korozji ekranów kotłów pyłowych. Symp. W El. Jaworzno III, 2003 r.
• [5] Jarosiński J., Błaszczyk M.: Napawanie stali stosowanych w energetyce stopami na osnowie niklu. Spajanie metali i tworzyw w praktyce, 2006, nr 2, s. 18-23
• [6] Metallurgy of Welding of Ni-Alloys, TWI Ltd. 2004
• [7] Barna J. L., Rivers K. B.: Improving Recovery Boiler Furnace Reliability with Advanced Materials and Application Methods. Canadian Pulp and Paper Association, January 25-29, 1999, pp. 1-7
• [8] Madsen O. H.: New Technologies for Waste to Energy Plants. 4th Int.Symp. on Waste Treatment Technologies, Sheffield, UK, 29 June – 2 July 2003, pp. 1-12
• [9] Jordan D. E.: Welding of High Molybdenum Nickel-Base Alloys. Welding in the World, No.4, 1998, pp. 1-9
• [10] Dokument Vd. TÜV-Mbl 1166 „Wytwarzanie i badania napawanych ścian gazoszczelnych przeznaczonych do budowy kotłów”