镍基合金在煤灰/烟气中的高温腐蚀研究进展

杜凌霄, 丁航, 谢云

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (2) : 106-114. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000114
综述

镍基合金在煤灰/烟气中的高温腐蚀研究进展

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Research progress in high-temperature corrosion of Ni-base alloys in coal ash/flue gas

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摘要

为实现经济的绿色、高效、低碳发展，研究具有更高蒸汽参数的700 ℃先进超超临界燃煤发电技术引起了世界各国的广泛关注。然而，随着蒸汽参数的提高和服役环境的恶化，传统的铁素体/马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢已无法满足要求，需要考虑采用镍基合金。本文基于采用富氧燃烧技术的700 ℃先进超超临界燃煤锅炉的煤灰/烟气腐蚀环境，综述了镍基合金高温烟气腐蚀和煤灰腐蚀的研究进展，着重梳理了烟气中的CO2，H2O（g），SO2和煤灰中的硫酸盐对镍基合金热生长Cr2O3保护膜的影响。最后，指出煤灰中金属氧化物颗粒以及生物质燃烧产生的高温含Cl腐蚀性气体和KCl熔盐对镍基合金高温腐蚀行为的影响是未来的重点研究方向。

Abstract

To meet the requirements of green， efficient， and low-carbon development， the next generation of 700 ℃ level advanced ultra-supercritical （A-USC） coal-fired power plants with increased steam temperature and pressure has received great attention worldwide. However， the increased steam parameters and harsh service environment corresponding to the A-USC boiler seriously threaten the safe operation of heat-exchanging components. The traditional ferritic/martensitic heat-resistant steels and austenitic stainless steels cannot survive due to their inadequate creep strength and corrosion resistance at temperatures above 700 ℃， and Ni-base alloys are required. Based on the coal ash/flue gas environment related to A-USC boiler adopting oxy-fuel combustion， the research progress in high-temperature corrosion of Ni-base alloys exposed to flue gas and coal ash was summarized， especially focusing on the effect of corrosive CO2， H2O（g）， SO2 gases and sulfate salts on the thermal growth of CrO3 protective film on Ni-base alloys. Finally， the effect of oxide particulates in coal ash， Cl-containing gases， and molten KCl salts resulting from biomass combustion on the high-temperature corrosion behavior of Ni-base alloys is the key direction for future research.

关键词

镍基合金 / 煤灰/烟气腐蚀 / 高温腐蚀 / 先进超超临界锅炉

Key words

Ni-base alloy / coal ash/flue gas corrosion / high-temperature corrosion / advanced ultra-supercritical boiler

中图分类号

TG172

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杜凌霄 , 丁航 , 谢云. 镍基合金在煤灰/烟气中的高温腐蚀研究进展. 材料工程. 2025, 53(2): 106-114 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000114
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XI X， SHEN Z， ZHANG J， et al. Nickel oxide scale microstructure and accelerated growth in combustion flue gas： effect of ash particles［J］. Corrosion Science， 2023， 218： 111153.
本文引用 [2]

基金

国家自然科学基金项目(52301089)
江西省重点研发计划项目(20232BBE50007)
江西省自然科学基金项目(20224BAB214018)

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