4
Spis treści
WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI: ... 6
WSTĘP ... 8
1WPROWADZENIE W TEMATYKĘ BADAWCZĄ ... 10
1.1 Produkcja energii ... 10
1.2 Termiczne wykorzystanie odpadów komunalnych w celu pozyskania energii elektrycznej i cieplnej ... 11
1.3 Paliwa stosowane w energetyce ... 14
Paliwa kopalniane – Węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny ... 14
Paliwo jądrowe ... 15
Biomasy ... 15
Osady ściekowe ... 16
Odpady komunalne ... 17
1.4 Materiały stosowane na elementy kotłów w energetyce ... 18
1.5 Stale kotłowe ... 19
1.6 Stale o podwyższonej odporności na korozję stosowane w energetyce ... 20
1.7 Materiały na powłoki ochronne stosowane w kotłach energetycznych ... 23
1.7.1 Powłoki ceramiczne ... 24
1.7.2 Rury dwuwarstwowe ... 25
1.7.3 Powłoki napawane ... 25
1.7.4 Metoda napawania powłok – Cold Metal Transfer ... 26
1.7.5 Stopy niklu stosowane w energetyce ... 27
1.8 Zużycie korozyjne materiałów ... 30
1.8.1 Termodynamika utleniania materiałów ... 30
1.8.2 Kinetyka utleniania metali i stopów ... 33
1.8.3 Klasyfikacja zjawisk korozyjnych ... 34
1.8.4 Korozja gazowa ... 35
1.8.5 Mechanizm powstawania zgorzelin ... 36
1.8.6 Analiza literatury dotycząca utleniania stali 16Mo3 i nadstopów niklu w popiołach ... 38
1.9 Zużycie erozyjne materiałów ... 41
1.9.1 Czynniki wpływające na odporność na erozję ... 43
1.9.2 Urządzenia do badania odporności na erozję ... 45
1.9.3 Modele opisu zużycia erozyjnego ... 45
5
1.10.1 Występowanie erozji i korozjo-erozji w urządzeniach energetycznych. ... 47
2 CEL I TEZA PRACY ... 49
3 BADANIA WŁASNE ... 51
3.1 Materiał do badań ... 51
3.1.1 Przygotowanie materiału do badań korozyjnych i erozyjnych ... 52
3.1.2 Przygotowanie materiału napoin do badań metalograficznych ... 53
3.1.3 Stanowisko do testów korozyjnych napoin ... 57
3.1.4 Stanowisko do testów erozyjnych napoin ... 58
3.2 Metodyka badawcza ... 60
Mikroskopia świetlna – LM ... 60
Skaningowa mikroskopia elektronowa – (SEM) z mikroanalizą rentgenowską (EDS) . 60 Transmisyjna mikroskopia elektronowa – TEM ... 60
Rentgenowska analiza fazowa – XRD ... 62
Rentgenowska spektroskopia fotoelektronów – XPS ... 62
Pomiary twardości, nanotwardości i modułu Younga ... 62
Profilometr optyczny ... 63
Wyznaczenie równowagowego współczynnika rozdziału – k ... 64
Wyznaczenie intensywności zużycia erozyjnego – Wt ... 64
Wyznaczenie energii swobodnych tworzenia się tlenków ... 65
3.3 Wyniki badań ... 66
3.3.1 Analiza mikrostruktury po napawaniu metodą CMT ... 66
3.3.2 Wpływ wygrzewania podczas wysokotemperaturowego utleniania w popiołach pochodzących ze spalarni odpadów na morfologię powstających zgorzelin i na strukturę badanych napoin z nadstopów niklu ... 85
3.3.3 Wpływ zużycia erozyjnego w strumieniu cząstek stałych na napoiny z nadstopów niklu ... 122
4 DYSKUSJA I PODSUMOWANIE WYNIKÓW BADAŃ ... 137
5 WNIOSKI ... 147
6 LITERATURA ... 148
7 SPIS RYSUNKÓW ... 159
