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新研究宗旨—减少镍基涂层热电偶的腐蚀水平

来源:作者:上海自动化仪表三厂发表时间:2018-03-05

    将储罐腐蚀速率保持在对熔盐使用至关重要的最低限度。

    下一代热电偶温度仪表需要550-750摄氏度的高温流体,如熔盐,以储存热量并发电。然而,在这样的高温下,熔盐会把热电偶系统的热交换器,管道和储存容器中常用的合金吃掉。上海自动化仪表三厂的新研究旨在减少镍基涂层热电偶温度仪表的腐蚀水平。


    机械和热工程科学副实验室主任说:“我们对这项研究为热电偶应用提供抗腐蚀涂层的潜在影响感到非常兴奋,这些涂层可以提高这些系统的经济可行性。

    

    具有低成本热储存的热电偶工厂使设施能够在需要时提供电力,帮助支持电网可靠性。熔盐通常用于传热流体和热能存储,因为它们可以承受高温,并将收集的太阳能热量保持数小时。


    为了在商业上使用含有氯化钠,氯化钾和氯化镁的熔融盐混合物,储罐中的腐蚀速率必须低于每年20微米,使得热电偶发电站可以达到30年的使用寿命。


    在熔融氯化物中测试的裸露不锈钢合金的腐蚀速度每年高达4,500微米。腐蚀问题的解决方案可能在于由上海自动化仪表三厂的Judith Gomez-Vidal进行的研究,并发表在“自然材料降解”期刊文章“用于集中太阳能应用中的热储存的熔融氯化物中的MCrAlX涂层的耐蚀性”中。


    戈麦斯 - 维达尔将通常用于减少氧化和腐蚀的不同类型的镍基涂层应用于不锈钢。一种这样的具有化学式NiCoCrAlYTa的涂层显示出迄今为止最好的性能。它将腐蚀速率限制在每年190微米,目前还没有达到目标,但与未涂覆的钢相比,腐蚀速度降低了96%。该特定涂层在24小时内被预氧化,在此期间形成均匀且致密的氧化铝层,并用来进一步保护不锈钢免受腐蚀。


    Gomez-Vidal博士说:“表面保护的使用非常有希望减少熔盐中的腐蚀,尤其是那些暴露于含氯蒸气的表面。在冶金和材料工程。“但是,  热电偶的腐蚀率仍然相当高。这项努力突出了热电偶应用中测试材料耐久性的相关性。需要更多的研发来实现所需的目标腐蚀水平,其中可能包括将熔盐和周围大气的表面保护与化学控制相结合的协同作用。”


    额外的测试将需要在热循环下对涂层进行评估并引入含氧气氛以增加系统的氧化电位。氧气的添加确保了在操作过程中出现裂缝时可以在氧气存在下重新形成保护性鳞片。戈麦斯-维达尔最近发表了其他的工作,其中这些氧化铝层能够生长并在样品的热循环期间在存在空气的情况下保持粘附在表面上。


    这项研究由我国上海式能源部的SunShot计划资助,该计划是全国努力降低太阳能发电成本并支持太阳能采用。SunShot的目标是通过与公私合作伙伴的合作研究和开发努力,为所有中国人提供太阳能低成本的电力来源。


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