В трубчатом теплообменнике, погруженном в псевдоожиженный слой угля и водяного пара (850—1000°С), теплопередающая сталь­ная стенка разделяет гелий и псевдоожиженный слой (уголь, полу­кокс,   Н₂О,   Н₂,   СО,   СО₂,   СН₄,   H₂S   и   др.),   находящийся   при 4 МПа. Гелий циркулирует во вторичном контуре при 4МПа и 900—1050°С в зависимости от температуры на выходе из атом­ного реактора. В результате диффузии продуктов газификации через сталь в циркуляционном контуре гелий содержит загрязнения, прежде всего водород, а также оксид углерода и метан. Эти при­меси обусловливают коррозию стенки (в том числе и на стороне,

Рис. 114. Глубина коррозии хромо-никелевой стали при длительном выдержи­вании в псевдоожиженном слое угля и водяного пара при 950 С.

а—1000 ч; 6—2000 ч; в—3000 ч.

обращенной к гелию) [40]. Со стороны псевдоожиженного слоя стенка подвергается коррозии при 850—1000°С под действием ком­понентов, образовавшихся из угля (особенно паров воды), и эро­зии частичками угля, находящимися в состоянии псевдоожижения. Следовательно, материалы, используемые для изготовления труб, должны быть достаточно стойки к этим воздействиям. Другие кри­терии— непроницаемость водорода и трития, длительная стабиль­ность, возможность проката в трубы, приемлемая стоимость.

Первые, предварительные испытания показали, что в условиях газификации угля водяным паром важнейшей проблемой является высокотемпературная коррозия. В связи с этим была создана авто­матически работающая аппаратура для испытаний, в которой мо­жно было продолжительно исследовать коррозионные свойства 30 различных сплавов в области 950—1050°С в условиях псевдо­ожиженного слоя угля и водяного пара. Особо перспективные ма­териалы испытаны в течение 3000 ч.

На рис. 114 изображены три фотографии микрошлифов, на ко­торых видна глубина проникания окисления после 1000, 2000 и 3000 ч испытаний. Глубина коррозии неожиданно небольшая и не превышает 0,05 мм за 1000 ч.  В дальнейшем металлографические исследования показали, что вследствие избытка водяного пара оки­слительная атмосфера в газогенераторе не приводит к слишком бы­строму межкристаллитному окислению легирующего компонента — кремния — и небольшого количества углерода и к тому же способ­ствует образованию на поверхности стенки прочно связанного с ней окисленного слоя. Этот слой даже сдерживает последующую кор­розию, а также проницаемость водорода. Кроме того, окисленный слой защищает материал от коррозии серой, науглероживания и эрозии (ни один из этих видов коррозии не обнаружен). Другие компоненты (Со, W, Mo, Al, Ti), напротив, способствуют более глубоко проникающему окислению по границам кристалли­тов [41].

Эти результаты показывают реальную перспективу для разра­ботки сплава на основе обычных материалов, применение которого позволило бы гарантировать приемлемый срок работы погружного теплообменника с учетом приведенных выше требований. Первые образцы новых сплавов испытываются в настоящее время.