Subiecte

Abstract

Coroziunea este o problemă importantă în aplicațiile la temperaturi ridicate, cum ar fi tehnologia energiei solare concentrate (CSP), jucând un rol crucial în utilizarea pe termen lung a rezervoarelor de stocare, a schimbătoarelor de căldură și a materialelor de conducte, care reprezintă o componentă considerabilă a costurilor de investiții. În timp ce există multe studii cu privire la ratele de coroziune ale materialelor pentru containere în condițiile CSP, există puține progrese în domeniul prevenirii degradării lor prin metode anticorozive. Această lucrare prezintă o analiză a mecanismelor de coroziune dintre cel mai economic material de construcție - oțelul carbon - și sarea de azotat topită. A fost propusă o metodă de protejare a oțelului carbon împotriva coroziunii de sare topită la temperatură ridicată, implicând formarea unui strat de carbonat de calciu pe suprafața oțelului carbon. Stabilitatea stratului a fost testată în condiții de izotermie și cicluri de temperatură de până la 500 ° C, atât în ​​atmosferele inerte, cât și în aer, în prezența sau absența umidității. Metoda de protecție propusă are potențialul de a reduce costurile de investiții pentru tehnologia CSP.

metodă

Introducere

Studiile de coroziune ale unor materiale termochimice (TCM) și ale fazei (PCM) cu diferite materiale de construcție pot fi găsite în ref. 26,27,28,29,30. Se poate observa, în general, că oțelurile inoxidabile SS316 și SS304 sunt rezistente la coroziune de către PCM/TCM la temperatură scăzută, inclusiv azotat de zinc hexahidrat, 26 hidrogen fosfat dodecahidrat, 26 Na2S/H2O (ref. 30) și altele. 27,28,29 În timp ce aluminiul este adesea corodat de aceste materiale, 26 demonstrează rezistență la unele PCM comerciale precum Na2SO4 + H2O și MgSO4 · 7H2O (ref. 27). Cuprul prezintă adesea un comportament slab la coroziune, în special cu Na2S/H2O (ref. 30), CaCL2, Na2S, Ca (OH) 2, MgCl2 și MgSO4 (ref. 29).

O revizuire a fluidelor de transfer de căldură care sunt utilizate în CSP se găsește în ref. 1 Aceasta include lichide precum uleiuri, săruri topite și metale topite, precum și aspectele lor de coroziune cu alte materiale utilizate pentru containere.

Conform literaturii, este evident că materialul cel mai atractiv din punct de vedere economic, și anume oțelul carbon, nu poate susține în mod nominal condițiile dure ale sării topite la temperaturi ridicate. O astfel de incompatibilitate este un obstacol în scăderea costului nivelat al energiei electrice (LCOE) produs de CSP dacă o astfel de tehnologie necesită utilizarea unor materiale de construcții costisitoare sau specializate.

Din revizuirea literaturii, se poate deduce că principalul mecanism de degradare a materialelor de construcție este oxidarea, dacă temperatura maximă este sub descompunerea sării topite. Cele două strategii principale pentru îmbunătățirea compatibilității materialelor de construcție cu sărurile topite sunt: ​​(i) Utilizarea aliajelor metalice cu conținut ridicat de Cr și/sau Ni; și (ii) utilizarea învelișurilor anticorozive stabile. Având în vedere că costurile de investiții pentru tehnologia CSP joacă un rol critic, noile metode fiabile pentru protecția anticorozivă sunt ținte specifice.

În această lucrare, propunem o nouă metodă simplă de acoperire prin pulverizare pentru îmbunătățirea rezistenței la coroziune a oțelului carbon împotriva atacului de sare de azotat topit, extinzându-și durata de viață și intervalul de temperatură operațional, în special pentru tehnologia CSP.

rezultate si discutii

Încercări de coroziune izotermă

Încercări de coroziune izotermă pentru oțelul carbon A516.Gr70, neexpus la stratul de grafit (negrafitizat), cu HitecXL hidratat. Sarea H2O a produs un strat de coroziune, care a fost observat prin analiza secțiunii transversale SEM (Fig. 1a, b). Analiza XRD a probelor de suprafață a arătat că stratul este compus din oxizi de fier în fazele magnetite și hematite (Figura S3). Pe de altă parte, analiza SEM arată formarea unui strat protector pe suprafața oțelului carbon, care este un strat de carbonat de fier, așa cum am discutat în lucrarea noastră anterioară. 20 Se așteaptă ca acest strat să fie protector. 38,39,40,41