Super304H和HR3C奥氏体钢在模拟锅炉高硫气氛中的腐蚀行为

将Super304H、HR3C钢试样置于700℃下不同SO_2浓度(0.5%,1.5%)模拟气氛中,间隔一定时间取出样品称重,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS等测试技术对腐蚀产物成分、结构和形貌进行分析。结果表明:在高硫环境中HR3C钢比Super304H钢更耐蚀。Super304H钢的腐蚀产物主要由疏松的富铁氧化物,部分Cr、Ni的氧化物以及尖晶石类化合物和少量的硫化物组成;HR3C钢的腐蚀产物主要为Cr_2O_3和铁的氧化物以及少量硫化物。随着SO_2浓度升高,腐蚀层增厚,腐蚀产物中局部出现S富集,加速了合金腐蚀。     

锅炉用钢的焊接与热腐蚀性能试验研究

在腐蚀介质为Na Cl∶Na_2SO_4=1∶2、热腐蚀温度为650℃条件下,对锅炉用Super304H、TP347H和HR3C不锈钢焊接接头进行了模拟锅炉实际工作环境的热腐蚀试验,研究了腐蚀温度和时间等对焊接接头不同区域抗热腐蚀性能的影响,并对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析。结果表明,对比3种锅炉用钢焊接热影响区的热腐蚀增重率可见,TP347H锅炉钢热影响区的热腐蚀增重率最小,其次为Super304H锅炉钢,而HR3C锅炉钢热影响的耐热腐蚀性能最差;Super304H焊接接头、TP347H焊接接头和HR3C焊接接头的腐蚀区域宽度分别为48、38和88μm,腐蚀区形态疏松且存在明显腐蚀孔洞。     

Super304H钢在含1.5％SO2模拟烟气中的腐蚀行为研究

目的研究Super304H钢在650℃和700℃模拟烟气中的腐蚀行为和机理。方法将Super304H钢试样置于含SO2(体积分数1.5%)的模拟烟气中,间隔一定时间取出样品称量,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析不同腐蚀阶段的腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果腐蚀初期,Super304H钢在700℃下的腐蚀速率明显比650℃下的快,腐蚀过程中,腐蚀产物不断生成和剥落。650℃时,样品初期的主要成分为Cr_2O_3和Fe2O3,随腐蚀时间的延长,生成了Fe_3O_4;700℃时的腐蚀产物剥落更明显。腐蚀产物具有双层结构,主要由Fe2O3、Cr_2O_3、Fe_3O_4和少量(Ni,Cr)Fe_2O4、Cu Fe_2O4尖晶石类化合物组成,在腐蚀产物内层生成了硫化物。结论 Super304H钢在650℃和700℃含SO2(1.5%)的模拟烟气中,腐蚀产物不断生成和剥落,导致腐蚀加速。     

P91和Super304H钢表面涂覆NaCl在高温水蒸汽中的腐蚀行为

在海洋性大气中,沉积在金属构件表面的NaCl在高温环境中可能导致金属加速腐蚀。在600 °C NaCl和水蒸汽环境中,研究了P91钢和Super304H钢的腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,P91钢和Super304H钢均表现为失重,受到严重腐蚀。样品表面的腐蚀产物层中有大量裂纹和孔洞,导致腐蚀产物大量剥落。P91钢表面腐蚀产物主要由Fe₂O₃组成。Super304H钢由 (Fe,Cr,Ni)₃O₄和NiO组成。由于Cr₂O₃膜在NaCl和高温水蒸汽中受到严重破坏,两种合金均遭到严重腐蚀,含Cr量较高的Super304H钢比P91钢腐蚀更严重,且有明显的晶间腐蚀发生。     

Super304H在模拟烟气环境下的腐蚀行为

应用XRD、SEM(EDS)和EMPA等分析方法研究了预涂覆碱金属硫酸盐的Super304H在模拟烟气环境下的高温腐蚀特性。结果表明,Super304H在模拟气氛下的腐蚀动力学呈"抛物线"趋势递增;腐蚀产物由较多的富铁氧化物、部分Cr2O3以及少量尖晶石结构的复杂氧化物与Fe/Ni硫化物组成;SO2浓度的提高加速了合金的腐蚀,氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区孔隙密度增大,腐蚀深度增加。分析认为:Super304H在模拟烟气环境中的腐蚀归因于合金元素的氧化与硫化、三元共晶复合盐的形成以及金属(氧化物)在熔盐中的溶解。     

Super304H钢的高温腐蚀行为研究

研究了Super304H钢在600、650、700℃下Na_2SO_4、K_2SO_4、KCl混合熔盐环境中与SO_2+O_2气氛环境中的高温腐蚀行为。使用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对腐蚀产物的形貌和相组成以及元素分布等进行分析。测量了Super304H钢在两种环境下的氧化动力学曲线,分析了两种不同腐蚀环境的腐蚀机理。结果表明,Super304H钢在600、700℃下的混合熔盐环境中耐蚀性较差,而在600℃的SO_2+O_2气氛环境中显示出良好的耐蚀性。     

Super 304H耐热钢的强化机理

Super 304H是在18Cr-8Ni钢基础上通过加入Cu、Nb、N开发的具有极高持久强度的新型耐热钢。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜以及X射线衍射仪分析了Super 304H钢供应状态、650℃持久试样的微观组织。通过研究Super 304H钢持久过程中析出相尤其是ε-Cu的变化情况,探讨了其对持久强度的影响。结果表明,该钢中存在大量细小的ε-Cu,长期蠕变后粗化程度很小。计算结果表明ε-Cu的沉淀强化作用占Super 304H钢650℃时持久强度的30%以上,是Super 304H钢具有高持久强度的主要原因。供应状态下析出的大量细小Nb(C,N)和蠕变过程中析出的M23C6和NbCrN尺寸较为细小时,对该钢持久强度的提高也有一定作用。     

Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性研究

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super304H钢和TP304H钢的再活化率在同一个数量级上.Super304H钢和TP304H钢组织中都没有明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,因此二者具有优良的耐晶间腐蚀性能.     

温度对Super304H耐硫酸盐高温腐蚀特性的影响

应用XRD、SEM和EDS等分析方法探讨了温度对表面喷涂二元碱金属硫酸盐的Super304H耐高温腐蚀特性的影响。结果表明:650℃时腐蚀过程以高温氧化为主,腐蚀动力学曲线遵循抛物线规律,基体表面形成相对致密且具有保护性作用的氧化层,腐蚀产物由较多的铁氧化物与部分Cr2O3以及少量的FeS组成,近基体处未见明显的微孔隙与裂纹。提高腐蚀温度至750℃,腐蚀动力学曲线遵循"钟型"规律变化;挥发性腐蚀产物形成,导致腐蚀动力学曲线呈现下降趋势;腐蚀产物以较多的铁氧化物与部分Cr2O3为主,伴生少量的(铁/镍)硫化物以及挥发性腐蚀产物硫酸铬酸钠Na4(CrO4)(SO4);氧化膜增厚且变得疏松多孔,近基体表面孔隙密度与裂纹深度增加,有内硫化发生。分析认为:上述现象的发生归因于低熔点共晶体Na2O·Na2SO4的产生以及Cr2O3在硫酸盐中的碱性熔融;提高温度加速了挥发性产物的形成以及腐蚀的深入发展。     

时效温度对Super304H钢组织和韧性的影响

通过对时效条件下Super304H钢的微观组织分析,研究了Super304H钢组织变化对韧性的影响。结果表明：Super304H钢在600～700℃的时效温度范围内,随温度升高组织中析出相数量不断增加,但不同析出相的数量增加趋势不同,Nb（C,N）的数量呈缓慢增加趋势,而M23C6的数量先快速增加然后增加幅度趋缓。随M23C6析出量增大,冲击功相应降低,因此M23C6沿晶析出应是Super304H钢时效脆化的主要原因。     

喷丸处理提高奥氏体耐热钢抗氧化性能的研究及应用

在650 ℃的水蒸气中对喷丸处理和未经喷丸处理的TP304H钢和Super304H钢的氧化行为进行了研究.使用GIXRD,SEM和EDX对氧化膜进行了分析.结果表明,喷丸使TP304H和Super304钢的抗氧化性能显著提高.TP304H钢经喷丸处理后提高抗氧化性能的效果优于Super304H钢.喷丸在奥氏体钢表面产生的超细晶粒和滑移带促进了Cr向表面扩散并形成富Cr的氧化物.喷丸诱发的马氏体对Cr的扩散及氧化行为也起着重要作用.对经内壁喷丸处理和未处理的TP304H钢制成的锅炉再热器管,在实际工况下服役7474 h后,经过内壁喷丸处理的TP304H钢管,内壁氧化膜的厚度只有未喷丸管子氧化膜厚度的约3％.实验室短期试验及实际应用均表明,传统钢材TP304H制成的锅炉管,内壁进行喷丸处理是提高抗水蒸气氧化性能的有效途径.     

Super304H钢600℃时效的组织和韧性

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,通过冲击试验,研究了Super304H钢在600℃时效条件下的微观组织和韧性。结果表明,Super304H钢在600℃时效条件下基体组织均是单一奥氏体相,析出相主要由Nb(C,N)、富Cu相和M23C6组成;时效时间不同,析出相的数量、形态和分布不同。其中M23C6沿晶析出是引起时效Super304H钢发生脆化的主要原因,且冲击吸收能量下降幅度与晶界上M23C6数量有关。     

650 ℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能

研究了650 ℃不同时间时效Super 304H钢的显微组织及高温拉伸力学性能特征,探讨其高温拉伸断裂机制.结果表明:高温时效Super 304H钢中析出ε富铜相、Nb(C,N)和M7C3等析出相颗粒.时效初期,M7C3相优先在晶界析出,Super 304H高温强度显著提高,但塑性快速下降.在时效300 ～500 h时,由于M7C3相逐渐粗化,其高温强度及塑性下降较快.继续时效导致细小ε富铜相和Nb(C,N)相在奥氏体晶内持续析出、弥散分布,其高温强度及塑性逐渐稳定.时效态Super 304H钢高温拉伸断裂呈剪切断特征.采用应力三轴度理论解释了650 ℃时效Super 304H钢的高温拉伸变形行为及拉伸断裂机制.     

凝露状态下SO2对A3钢腐蚀机理的影响

采用红外光谱、电化学交流阻抗和扫描电镜等方法研究了大气中对金属腐蚀性最强的污染物SO2在凝露状态下对A3钢的腐蚀作用规律.结果表明,A3钢在加SO2试验环境中腐蚀失重随试验时间延长呈正指数变化规律;试样表面呈龟裂状腐蚀形貌,红外光谱的分析结果显示出腐蚀产物为FeSO4@7H2O、Fe2(SO4)3@9H2O和γ-FeOOH,还含有δ-FeOOH及少量的Fe(OH)2和Fe3O4.A3钢在未加SO2试验环境中腐蚀失重随时间呈直线变化规律;腐蚀产物主要为Fe2O3和γ-FeOOH;试样表面未形成连续的腐蚀产物膜.     

Super304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super 304H钢焊接接头焊缝和母材的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super 304H钢焊缝和母材均呈现出较低的晶间腐蚀倾向.进一步用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电镜研究了它们的微观组织结构,焊缝和母材均为单一的奥氏体组织+少量析出相,二者都未探测到明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,但是焊缝金属因与母材合金元素等存在差异,导致其在H2SO4和KSCN溶液中的耐晶间腐蚀性能稍好于母材.     

T92/Super304H异种钢焊接接头组织分析

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和X-射线衍射等方法研究了T92/Super304H异种钢焊接接头的微观组织.结果表明,焊缝金属的基体组织为奥氏体胞状树枝晶,组织中有析出相分布,其主要为M23C6和NbC;Super304H钢侧热影响区的组织亦为奥氏体+析出相,但析出相的种类为NbC、富Cu相和M23C6;而T92钢侧热影响区组织则为回火马氏体+析出相,析出相主要为M23C6,在熔合区两侧没出现明显的增碳脱碳层.     

O_3/SO_2复合大气环境中Q235B钢的腐蚀演化特性

采用干/湿交替的实验方法模拟大气腐蚀过程。运用X射线衍射、3D激光测量显微镜、电化学阻抗谱以及极化曲线等手段,研究了O_3/SO_2复合大气环境中Q235B钢的腐蚀演化特性。结果表明,O_3和SO_2的交互作用对Q235B钢的腐蚀有明显的抑制作用。腐蚀演化特性方面,当模拟环境中Na_2SO_3浓度为0.01 mol/L时,O_3/SO_2复合大气环境中Q235B钢的腐蚀速率呈先迅速增大而后缓慢减小的趋势;当模拟环境中Na_2SO_3浓度为0.05 mol/L时,O_3/SO_2复合大气环境中Q235B钢的腐蚀速率呈先缓慢增大后迅速下降的趋势;当模拟环境中Na_2SO_3浓度为0.10 mol/L时,O_3/SO_2复合大气环境中Q235B钢的腐蚀速率呈先增大而后缓慢减小的趋势。相比于不含O_3的大气环境,当模拟大气中SO_2含量较低时,O_3和SO_2的交互作用会促进具有保护性腐蚀产物中α-FeOOH生成;而当大气中SO_2含量较高时,O_3对腐蚀产物相组成影响不明显。     

Super304H钢600℃时效后的组织变化

利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X-射线衍射仪研究了Super304H钢在600℃时效条件下的组织变化规律。结果表明,Super304H钢在600℃时效条件下基体组织均是单一的奥氏体,析出相主要由Nb（C,N）、富Cu相和M23C6组成。时效时间不同,析出相的数量、形态和分布不同,随时效时间的延长,Nb（C,N）析出量缓慢增加,而M23C6析出初期快速增加,300 h后析出量变缓。     

超超临界机组用Super304H钢焊接接头的组织和性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪等手段,通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和硬度试验,研究超超临界机组用Super304H奥氏体耐热钢焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:Super304H钢焊接接头的组织均为γ+析出相,热影响区的晶粒尺寸有明显的长大,焊缝组织是典型的胞状树枝晶,枝晶界上的析出相主要为Nb(C,N)。Super304H钢焊接接头具有较高的强度和良好的塑韧性,但接头的组织形态对韧性有重要影响,粗大的柱状晶是焊缝韧性降低的重要原因,熔合区因Nb(C,N)析出强化硬度较高。     

时效温度对Super304H钢析出相的影响

利用扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射和透射电镜研究了新型奥氏体耐热钢Super304H在高温时效条件下析出相的变化.结果表明,Super304H钢经700～1250℃时效后,组织中出现4种析出相:Nb(C,N)、富Cu相、M_(23)C_6和NbCrN.随时效温度的不同,析出相发生析出或溶解的变化,同时它们的形态、分布和数量随温度变化呈现出不同的变化规律,其中M23C6在700～900℃主要沿晶界析出,这将会降低钢的高温蠕变强度及抗晶间腐蚀性能.