过热器氧化皮在线监测设备的研究与应用

随着国内高参数大容量机组的不断投入运行,电厂对机组热力系统水汽品质及在线监测技术提出了更高要求,常规的监控技术已经不能满足高参数大容量现代机组热力系统腐蚀监测的技术要求,探索和研制新的过热器氧化皮监测技术已势在必行。利用在线溶解氢表的监测技术能满足了这种要求,在过热器氧化皮在线监测上多了一种检测手段,有着极其广阔的应用前景。     

加热气氛中氧浓度对热轧带钢氧化皮结构及耐蚀性的影响

通过控制氮、氧混合气体中的氧含量,650℃保温30 min,在武钢510 L热轧带钢表面制备氧化皮.采用SEM、XRD、电化学测试方法研究了不同结构氧化皮的热轧带钢在3.5 wt%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,氧浓度5%时,所制备的氧化皮没有分层,只含有Fe3O4和Fe颗粒,厚度仅为6 μm左右;氧浓度在10%～60%时,所制备的氧化皮结构均为表层Fe2O3较薄,中间层Fe3O4最厚,内层Fe3O4和Fe混合相.氧浓度10%时,其氧化皮厚度约15 μm,表层Fe2O3量较少,与Fe3O4层界限模糊;当氧浓度＞10%时,其氧化皮厚度均为20 μm左右,与氧浓度10%相比,表层Fe2O3量略有增加,Fe2O3层与Fe3O4层界限分明;不同供氧条件下制备的热轧带钢氧化皮的耐蚀性能由好到差依次为:20%、10%、30%、60%、5%.     

T91钢高温过热器内壁氧化皮的失效分析

对T91钢锅炉高温过热器的氧化皮保护性能的失效进行分析;利用扫描电镜观察管内壁氧化皮的微观结构和形貌特点,利用能谱分析仪和X射线衍射仪测试分析内壁氧化皮截面合金元素的浓度变化和物相组成。结果表明：T91钢氧化皮分为内、中、外3层氧化物,其内层为结构致密的富铬尖晶石结构氧化物,中间层主要是结构疏松、多空隙的氧化物,最外层为Fe₂O₃氧化物,氧化层有明显的剥落痕迹,合金元素在氧化层的分布呈现出明显的扩散、富集、迁移现象。而氧化层的结构和保护性能主要由两种不同的氧化机理影响,当水汽中含有溶氧,氧化层被溶氧过氧化,破坏了氧化层的结构。而管材的超温运行,其化学本质就是氧气氧化,超温即是加氧。     

外加应力对Al-Cu及Al-Cu-Mg-Ag合金析出相生长的影响

采用电阻法和透射电镜观察研究了应力对Al-3．88Cu(质量分数，％，下同)和Al-3．87Cu-0．56Mg-0．56Ag合金时效析出相的影响，结果表明：外加应力促进原子团簇或GP区的形成但延缓θ‘和Ω相的析出与长大；Al-Cu-Mg-Ag合金时效动力学过程存在一个调整微观结构演化的临界应力值，在大于该值的应力作用下将有助于原子团簇或GP区的析出；Al-Cu合金和Al-Cu-Mg-Ag合金时效过程中引入外加应力导致沉淀相择优取向；采用Eshelby弹性夹杂物理论计算外加应力与错配应力场间的相互作用可分析产生应力位向效应的原因．     

固溶处理对β钛合金微弧氧化膜生长过程的影响

目的 在不同固溶热处理工艺的β钛合金上制备微弧氧化膜,研究其在微弧氧化初期的生长特性。方法 对比铸态、750 ℃固溶、850 ℃固溶β钛合金表面微弧氧化初期（0~120 s）氧化膜的厚度、表面形貌、相组成及电化学腐蚀性能变化,研究热处理与膜层特性之间的关系,并分析热处理对氧化膜表面裂纹的产生及膜层生长的影响规律。结果 固溶处理改变了基体合金的相组成,元素分布随之改变,热处理后试样表面更容易起弧。较未热处理试样,氧化时间为120 s时,固溶处理后所获膜层的厚度更薄且致密。微弧氧化膜微观形貌显示,经750 ℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹最少。极化曲线显示,750 ℃热处理试样氧化膜的耐蚀性优于850 ℃热处理试样。结论 经过750 ℃固溶处理后的合金试样,由于其元素分布均匀,使得微弧氧化初期放电均匀,更易获得致密的微弧氧化膜,膜层的综合性能较好。     

外加电场对EB-PVD热障涂层高温氧化行为影响

根据YSZ在高温下是氧离子导体的电化学特性,对EB-PVD制备的双层结构YSZ/MCrAlY热障涂层试样进行外加直流电场作用下的高温氧化实验,利用SEM、EDS观察分析了外加电场条件下YSZ/MCrAlY界面热生长氧化物TGO结构形貌和成分。结果表明,在20V直流电场作用下经过1050℃,80h高温氧化后,与电源正极连接一侧热障涂层试样表面平整,TGO致密,与YSZ结合较好,而与电源负极连接一侧的涂层出现鼓起失效,涂层产生严重内氧化。外电场控制氧离子从YSZ表面向YSZ/MCrAlY界面扩散,改变YSZ/MCrAlY界面氧分压和氧空位浓度,对热障涂层高温氧化行为和失效产生影响。     

超临界大容量锅炉受热面管内壁氧化皮检测及分析

介绍了超临界大容量锅炉受热面管内壁氧化皮的剥离、堆积、堵塞形式及风险,阐述了检测原理、方法等,并对检测结果进行了分析。     

氧化温度对SS400钢氧化皮结构及耐蚀性能的影响

以宝钢SS400热轧钢为原料,控制加热温度,在钢表面制备氧化皮.采用SEM分析了氧化皮表面、截面形貌;X射线衍射仪分析氧化皮的相组成;进行室内干湿周期浸润腐蚀试验,对氧化皮试样在NaHSO3(0.01 mol/L)溶液中进行了耐蚀性测试.结果表明,分别在600、700、800℃氧化180 min的过程基本遵循抛物线规律.经过600℃加热保温30 min,所形成的氧化皮厚度小于10μm,700℃时厚度为15μm左右,800℃达到50μm.600、700、800℃制备的氧化皮均含Fe3O4、Fe2O3相和Fe颗粒.同时,800℃制备的氧化皮中保留有少量FeO相.不同温度所制备氧化皮试样耐蚀性能依次为700、600、800℃.     

强化固溶处理对7075铝合金晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响

研究了强化固溶处理对7075铝合金晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响.结果表明,与常规固溶(470℃×2h)+T6时效处理相比,强化固溶(470℃×2h+480℃×2 h+490℃×2h)+ T6时效处理使7075铝合金中粗大第二相溶解更为充分,加速了合金时效动力学,改善了合金的抗腐蚀性能,抗晶间腐蚀等级由3级提高至2级,抗剥落腐蚀等级由EC级提高至EA级.     

稀土对Fe-Cr-Al合金氧化皮形貌的影响

在1300℃空气中氧化时,不含稀土的Fe-23Cr-6Al合金的氧化皮迅速起皱,氧化皮/基体界面形成大量空洞.对于预先抛光的试样,空洞在基体表面的晶界上连成网格或分布在与夹杂和碳化物相应的位置.加0.15%La,0.15%Ce或0.60%Y的合金,氧化皮平直,与基体表面密合,其氧化皮内层的晶粒为柱状,晶粒间结合紧密.认为稀土抑制氧化初期热蚀坑的发展及减轻氧化皮在其生长应力作用下产生的蠕变变形,是稀土阻止氧化皮/基体界面形成空洞、改善氧化皮粘附性的原因.     

稀土元素对Fe-Cr-Al合金氧化皮结合力的影响

0.103%La,0.092%Ce,0.068%(Ce+La)混合稀土和0.25%Y皆能成倍提高0Cr25Al5电热合金的快速寿命和恒温寿命,显著提高合金丝表面氧化皮在高温下的强度.合金添加稀土后,抑制了α-Al_2O_3氧化皮内层Fe,Cr离子的富集,在加Y合金的外氧化皮中还高度富集了Y_3Al_2(AlO_4)_3相(YAG),提高了氧化皮本身的结合力,这可能是稀土元素提高Fe-Cr-Al合金高温寿命的主要原因.     

渗铝钢扩散层空洞对循环氧化和剥落性能的影响

研究了热浸渗铝钢扩散层空洞对循环氧化和剥落性能的影响规律及其机理。结果表明，随扩散温度升高和时间延长，扩散层空洞不断增加，次外层和过渡层之间空洞逐步聚集连接成平行于表面的波浪线状空洞带，使高温氧化过程中扩散层产生了内氧化，氧化动力学曲线偏离平方抛物线规律而呈现抛物线一直线规律。因此，渗铝钢的长期氧化速度同时受扩散层内氧化和外氧化的控制。空洞(空洞带)的形成对循环剥落性能也产生严重影响。探讨了空洞(空洞带)和内氧化的形成机理。     

强化固溶处理对7085铝合金晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响

研究了强化固溶处理对7085铝合金(Al-7.48Zn-1.51Mg-1.42Cu-0.15Zr)晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响。结果表明,与常规固溶(470℃,2h)相比,强化固溶(470℃,2h+480℃,2h+490℃,2h)使7085铝合金中粗大第二相溶解更为充分,提高了晶粒等轴性,加速了合金时效动力学。7085铝合金强化固溶-T6处理类似于常规固溶-"T76"处理,合金的剥蚀等级大约从EB提高到PB。研究结果说明了强化固溶处理作为提高7000系铝合金抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能有效手段的可行性。     

生长速率对镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

硅酸盐电解液体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,膜层厚度相同但生长速率不同是本研究的实验设计特色。通过调节电源电压,使得膜层的生长速率分别为1μm/min、5μm/min、15μm/min和25μm/min,从而制备出生长速率不同但厚度相同的微弧氧化膜层,对膜层的微观结构及耐蚀性进行定性及定量研究,从实验室研究及实际应用角度对不同生长速率的各膜层进行综合对比分析。结果表明,生长速率对膜层的表面孔隙率、微孔的尺寸及数量,膜层的质量及质量厚度比,以及膜层耐蚀性均有较大的影响,但对膜层中的成分及元素分布基本无影响;在工业应用中,膜层生长速率的选择,应将膜层的生产效率和膜层性能统筹考量,本研究中生长速率为15μm/min的膜层显示出这样的优势。     

热轧板的氧化皮结构对酸洗效果的影响

采用金相显微镜和背散射电子衍射（EBSD）技术,从氧化皮结构出发,对低碳钢热轧板氧化皮的结构与热轧板酸洗效果之间的关系进行了研究。结果表明,低碳钢热轧板在卷取前期（温度在400～500℃）的氧化铁皮分为两层,即外层是Fe3O4,内层为FeO;在室温下放置两天以后的板,氧化皮中的FeO完全分解为Fe3O4和Fe,并且铁颗粒在原FeO的晶界富集。具有FeO和Fe3O4复合结构的氧化皮比Fe3O4单层氧化皮更易酸洗。     

超临界锅炉末级过热器T91管内壁氧化膜的微观分析

借助于SEM、EDS、XRD等手段对超临界锅炉末级过热器T91管内壁氧化膜形貌、元素构成、物相构成等进行了研究。结果表明:超临界锅炉末级过热器管内壁氧化膜连续,厚度均匀,且与基体结合紧密,平均厚度160μm,为两层结构,内层为致密的(Fe,Cr)_3O_4层,外层为疏松的Fe_2O_3层。     

热处理温度对510L钢氧化皮结构及耐蚀性的影响

采用不同的热处理温度,在510L钢表面制备氧化皮。通过扫描电子显微镜（SEM）观察氧化皮的截面形貌,用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）测定其结构;并采用干湿周期浸润实验、扫描Kelvin探针和交流阻抗谱研究不同结构的氧化皮热轧带钢在0.01 mol/L NaHSO3溶液的耐蚀行为。结果表明：随温度的升高,氧化皮厚度增加和微观孔隙增多;在保证氧化皮连续、氧化皮/基体结合良好的情况下,氧化皮厚度对氧化皮耐蚀性能起到较大作用;不同温度下生成的热轧带钢氧化皮的耐蚀性能由好到差依次为：580、560、550和500℃。     

氧化皮对Q235碳钢腐蚀行为的影响

采用750℃空气中恒温氧化和不同冷却方式在Q235碳钢表面制备了不同状态的氧化皮,采用SEM分析氧化皮形貌,并采用实验室加速腐蚀试验和电化学测量技术研究了裸钢和带有不同氧化皮的钢在0.5mol/L的NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,表面氧化皮的存在改变了Q235的腐蚀行为,裸钢发生全面腐蚀,而带氧化皮的钢在氧化皮脱落处发生局部腐蚀;不同状态的氧化皮对Q235钢的腐蚀行为的影响也有所不同,空冷氧化皮表面致密完整,对基体保护性较好;水冷氧化皮缺陷较多,保护性较差。     

拉矫参数对带钢氧化皮剥离及酸洗性能的影响

目的研究破鳞工艺对热轧带钢表面氧化铁皮开裂剥离及酸洗速率的影响。方法采用自主设计的拉伸矫直试验机对热轧带钢进行破鳞试验,通过调节拉矫机的压下量和张紧力,获取不同拉矫参数下的破鳞试样。利用金相显微镜对不同拉矫参数下的带钢试样的表面和界面形貌进行观察,分析氧化皮的剥落率和破裂情况,比较张紧力和压应力的破鳞作用。采用电位导数首零法对试样进行酸洗速率测定,研究拉矫工艺参数对酸洗速率的影响。结果氧化皮剥落率随着压下量和张紧力的增大而增大,压下量对氧化皮的剥离作用有较强影响。保持压下量或张紧力不变时,酸洗时间随着延伸率的增大而减小;延伸率相近时,较大的压下量对应延伸率的酸洗时间更短;延伸率达到1.36%左右时,酸洗时间达到饱和最低点值24.3 s不再变化。结论氧化皮在受压应力作用时主要以剥落为主,酸洗时间迅速减少;受张紧力作用时主要以产生裂纹为主,对酸洗速率的提升作用弱于压下量。拉矫时采用提高压下量的方法更利于提高酸洗速率。     

外加应力下合金高温氧化膜的生长及其失效愈合研究现状

综述了合金在外加应力下的高温氧化行为,主要包括外加应力对于合金高温氧化膜生长的影响、应力对氧化膜开裂和剥落行为的影响,同时也概述了氧化膜开裂后的愈合行为研究现状.