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。     

S31042���������ȸָ�������������Ϊ

利用蒸汽氧化试验平台,模拟锅炉运行工况基本相似的高温蒸汽环境,对S31042奥氏体耐热钢进行了650和700℃蒸汽氧化试验。分析了氧化层的形貌、相组成和成分分布,结果表明,随着氧化时间的增长,氧化层厚度明显增加,分层现象明显,可分为内、外两层,外层为疏松多孔结构的富铁氧化物,内层为富铬氧化物;CrO2(OH)2的挥发导致了外层富铁氧化物的形成,(Fe/Cr)3O4内层的形成能够有效减缓蒸汽氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将基本保持不变。     

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。     

电站用T22及与T91管高温蒸汽氧化的失效分析

对T22、T91钢锅炉再热器管高温水蒸气氧化失效进行分析;利用能谱分析仪测试分析氧化皮截面合金元素的浓度变化.结果表明:T22、T91钢管在高温蒸汽环境下产生的氧化皮恶化其传热性能,导致管壁有一定的超温现象;氧化皮可分为双层结构,内层为含Cr的保护性氧化膜,外层主要为Fe2O3氧化物,内外层之间存在着大量的细小空洞缺陷;外氧化层有较明显的剥落,剥落的外氧化层聚集在弯头处导致管壁的过热、过烧,从而导致爆管.     

12 MW机组锅炉低温过热器频繁爆管原因分析

对某电厂2#炉低温过热器爆管进行了现场调查取样,进行割管金相试验和管内沉积物成分分析,认为管内壁氧化腐蚀严重,氧化皮剥落堵管是造成低温过热器爆管的主要原因.     

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。     

加氧处理对TP347H钢管蒸汽侧氧化膜的影响

对某锅炉TP347H材质的过热器管内壁氧化膜及其剥落物进行了扫描电镜、能谱、X射线衍射等分析,研究了加氧处理环境中氧化微观特征及其机理。结果表明:加氧处理后TP347H钢管内壁氧化膜主要分为内、外两层,内层为致密的(Cr,Fe)_2O_4、NiO等非均质层,外层主要由Fe_3O_4、Fe_2O_3组成;加氧处理改变了TP347H钢管内壁氧化膜的形态及其氧化机制,使氧化膜中氧含量增加,外氧化层变为疏松、多孔、细小粒状结构,内氧化层富含孔洞,促进了氧化传质过程,加速了金属基体氧化。     

电解抛光态690TT合金在顺序溶氢/溶氧的高温高压水中表面氧化膜结构分析

将电解抛光态690TT合金样品在325℃,15.6 MPa,含1500 mg/L B,2.3 mg/L Li,2.5 mg/L H2的高温高压水中连续浸泡720 h后,取出一半样品用于腐蚀产物的分析,其余样品继续在含2.0 mg/L O2的该高温高压水中连续浸泡720 h.采用SEM,GIXRD和TEM分析了在上述2种条件下样品表面生长的氧化膜的微观结构.结果表明,电解抛光态690TT合金在单一溶氢的高温高压水中表面生长的氧化膜具有双层结构:外层是分散的富含Ni和Fe大颗粒氧化物和富含Ni的疏松的针状氧化物;内层是近连续的富含Cr的氧化物;内外层氧化物均具有尖晶石结构.在溶氢/溶氧的溶液中连续浸泡后,样品表面生长的氧化膜也具有双层结构:外层的形貌、化学组成和物相结构与在单一溶氢条件下生长的氧化膜相似,仅针状氧化物的长度明显增加;而氧化膜内层变成了纳米尺寸的Ni O.后期溶解氧扩大了电位-p H图中含Ni的氧化物稳定存在的相区,促进了外层富含Ni的针状氧化物的快速生长;更加重要的是,溶解氧提高了含Fe和Cr氧化物的腐蚀电位,促进了在溶氢条件下生长的内层富Cr氧化物的溶解,破坏了氧化膜的保护性结构,提高了电解抛光态690TT合金的腐蚀速度.在一回路溶氢/溶氧连续浸泡过程中,电解抛光处理并不能降低690TT合金的腐蚀速度.     

表面涂覆CeO_2对20CrNi4VA钢氧化行为的影响

研究了表面涂覆和未涂覆CeO2的20CrNi4VA钢在空气中800℃和1000℃及控制氧分压下1000℃的氧化动力学行为。钢在空气中氧化时表面主要生成Fe2O3和Fe3O4。表面涂覆CeO2能降低钢的氧化速率,细化氧化物晶粒,并显著改善氧化皮的抗剥落性能。随氧分压降低,钢表面氧化物的种类和形貌发生变化。一种低氧分压条件下钢表面可形成单一FeO膜。并发现在该种条件下,表面涂覆CeO2增大了试样的氧化速率。认为是由于CeO2成为氧化物形核中心从而能促进氧化物快速生长造成的。     

电沉积CeO2薄膜对TP304H钢高温水蒸气氧化机制的影响

研究了TP304H钢表面电沉积CeO2薄膜在610-770℃水蒸气中的氧化行为的变化.结果表明,沉积CeO2薄膜可有效减缓氧化速度.SEM和EDX分析显示,氧化膜表面形貌由多层结构转化为单层,Cr元素扩散进入CeO2膜层而形成Cr-Ce复合氧化物膜层.表面形成的氧化膜中Cr浓度显著提高,CeO2膜处于外层氧化膜与基体之间,内氧化消失.根据CeO2特性和试验结果,由于CeO2中Ce离子具有处于富氧/贫氧环境中具有Ce^4＋/Ce^3＋两价和高氧空位浓度特性,认为沉积CeO2薄膜对氧向内扩散具有一定的阻挡作用,限制了CeO2薄膜/基体界面处的氧分压,使得Cr优先扩散穿过CeO2薄膜在CeO2薄膜/气体界面处氧化,从而推迟了Fe氧化物形成的时间.     

Al-Si涂层改性TP347H FG在650℃饱和蒸汽下的氧化行为研究

利用料浆渗铝法在奥氏体钢TP347H FG上制备了Al-Si涂层,结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了TP347H FG以及Al-Si涂层的饱和蒸汽氧化行为,并以高Cr含量的HR3C合金为参比对象。结果表明,TP347H FG基体抗氧化能力不足,外层疏松层瘤状氧化物Fe_3O_4与表面氧化膜下方内氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,650℃氧化600 h后外层氧化膜发生严重剥落;制备Al-Si涂层后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升TP347H FG钢抗蒸汽氧化能力,并与HR3C相当;HR3C合金中较高的Cr含量促使HR3C在较短时间内,表面即形成致密连续的Cr_2O_3膜,氧化动力学遵循抛物线规律。     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

925镍铁基耐蚀合金均匀化及高温氧化行为

采用氧化增重实验、XRD、SEM以及EDS研究了925合金在均匀化温度1130~1190℃时的高温氧化行为。结果表明,925合金完全均匀化需要在1160℃保温20 h以上。均匀化中形成的氧化膜由内至外分为3层,分别为TiO_2层、Cr_2O_3层以及由TiO_2和尖晶石结构的Cr、Fe氧化物构成的外层。均匀化时间超过20 h,Cr_2O_3层开始减薄,并且尖晶石状Cr、Fe氧化物部分剥落;氧化时间增加至50 h时,Cr_2O_3氧化层减薄,尖晶石状Cr、Fe大量剥落。同时内部大量形成Al、Ti内氧化物。综合考虑氧化行为对合金的影响,在满足合金均匀化要求的前提下,建议925合金的均匀化工艺为1160℃保温20 h。     

600MW超临界锅炉TP347H屏式过热器管高温蒸气氧化腐蚀探讨

对某电厂600MW超临界锅炉中TP347H屏式过热器管在运行5 000 h后内壁出现大量氧化皮的现象进行了综合分析:过热器管的化学成分和力学性能分析,氧化皮的形貌、能谱和X射线衍射分析,结果表明,氧化皮致密层中的Cr含量高于疏松层及基体,有助于延缓管材的氧化,造成严重氧化的原因可能与超温运行和加氧运行有关.后来在电厂运行中采取一定的保护措施,继续运行到10 000 h后检查,氧化状况得到明显改善.     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅲ):实炉服役行为

目的 验证抗蒸汽氧化涂层锅炉管在实机服役环境下的综合性能.方法 将涂层验证管与对比管样(喷丸管、Super304H母材管)焊接在在役超临界锅炉高温段末级过热器同温区管屏,通过实炉运行,研究真实服役环境下各试验管的综合使役性能.结果 实炉服役8600 h后,涂层管表现出了极为优异的抗高温蒸汽氧化性能,管内壁生长约0.3μm厚的保护性Al2O3膜,参比的喷丸管和母材表面氧化膜厚度分别为0.55μm和64.31μm.服役后涂层仍保持双层结构,厚度增加4.5％,平均硬度升高约8.1％,参比的喷丸管样喷丸层部分孪晶消失,细化晶粒合并长大,喷丸层的平均硬度下降21.3％,厚度退化约32％.实炉服役样品650℃拉伸试验表明,涂层验证管的强度与母材持平,涂层管与机组过热器管屏焊缝组织稳定,焊缝各区域内未见铝元素扩散污染,焊接头拉伸样品断裂在无涂层一侧.结论 与Super304H母材管和喷丸管相比,涂层管有效提高了管材抗蒸汽氧化能力,内壁氧化膜更薄,生长速率更慢.施加涂层显著提高了管道内表面硬度,对管道服役后的高温力学性能及母材组织无显著影响.施加涂层不影响焊缝组织的稳定性.     

模拟压水堆一回路水中预充氢对316L不锈钢氧化膜的影响

采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪,分析了有无充氢冷加工316L不锈钢在300℃除氧的模拟压水堆一回路水中浸泡168 h后,其表面氧化膜的厚度及成分。结果表明:有无充氢试样表面形成的氧化膜均为双层结构,外层氧化膜的氧化物颗粒富含Fe,内层氧化膜的氧化物颗粒富含Cr。与未充氢试样比,充氢试样氧化膜的厚度较厚,外层氧化膜的氧化物颗粒较大且Fe与Cr的质量分数比较大;充氢导致试样内层氧化膜Fe含量升高,OH~-与O~(2-)的原子分数比增大,抑制了Cr氧化物的形成,使氧化膜中Cr含量下降,从而降低了氧化膜的保护性,加速基体的氧化。     

火电厂的腐蚀故障

火电厂的腐蚀故障有：运行和停用中的氧腐蚀引起的省煤器管穿孔泄漏；由于酸、碱和氧作用造成水冷壁管腐蚀穿孔或脆爆；由于高温氧化引起的过热器管内外壁腐蚀和蠕胀破裂；水冷壁管结垢引发的腐蚀与超温变形；凝汽器管内外壁的各种类型腐蚀；汽轮机叶片的断裂及蒸汽初凝区的腐蚀；水冷机组空心导线腐蚀污塞及超温；发电机绕组结露引发的绝缘损坏和护环开裂。     

Ti6Al4V合金等离子体基离子注氧层XPS研究

采用等离子体基离子注氧技术(O2-PBⅡ)对Ti6Al4V合金进行了表面改性处理,实验过程中改变注入离子能量的工艺参数,负脉冲偏压分别为10、20、30 kV,离子注入过程中样品台通油冷却以实现低温注入;用XPS对离子注氧层的深度、成分及化学结构进行了系统的分析.结果表明:随着注入离子能量的增加,Ti6Al4V合金表面改性层的深度明显增加,改性层的外层由一定厚度的TiO2组成,外层与内层基体之间存在Ti2O3和TiO;Al元素在改性层的外层以氧化物形式存在,且该氧化物趋于表面生长;在表面改性层的外层未发现V及其氧化物.     

低氧压预氧化对Fe-3Al-6Cr合金表面显微组织和耐蚀性影响

在950℃,10~(-23)、10~(-16)和0.2 atm. 3种氧压下对Fe-3Al-6Cr合金进行了预氧化试验,时间为10 min～1200 min。并在5%Na Cl气氛中做了耐蚀性测试。结果表明:Fe-3Al-6Cr合金在950℃、10~(-23)atm.氧压下氧化得到的是(Al,Cr)_2O_3外氧化膜,在0.2 atm.氧压下获得的是Fe_2O_3与(Al,Cr)_2O_3的混合氧化层,研究结果完全符合Factsage软件的计算结果。在10~(-16)atm.氧压下,氧化10 min的外氧化物为Fe O,合金内层存在内氧化物Fe(Al,Cr)_2O_4与Fe Al化合物。随氧化时间的延长,外层氧化物变为Fe O+Fe(Al,Cr)_2O_4,内氧化物为Fe(Al,Cr)_2O_4+Al_2O_3。Factsage计算出了稳定后的表面氧化物种类,但没有计算出内氧化Al_2O_3。在盐雾腐蚀测试中,Fe-3Al-6Cr合金在950℃、10~(-23)atm.氧压中氧化30～60 min制备的(Al,Cr)_2O_3氧化膜具有最好的耐蚀性。     

Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀行为研究

采用腐蚀失重法研究了Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀动力学行为,利用金相(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)等手段分析了合金腐蚀前后显微组织,探讨了Ag-Cu-Al-Y合金在Na2S溶液中的腐蚀机理。结果表明,添加稀土Y能明显改善Ag-Cu-Al的抗硫化腐蚀性能,其中添加0.03at%Y的银合金具有最小的硫化腐蚀速率。在Ag-Cu-Al-Y合金的硫化腐蚀过程中,腐蚀优先发生在晶界处,腐蚀过程首先形成保护性的致密氧化物层(Y2O3和Al2O3),阻碍氧、硫离子进一步扩散;随着氧化层的逐步剥落,氧、硫离子迅速扩散进入合金内部,并优先与Cu反应形成Cu2S。腐蚀产物内层组织主要为致密氧化物层,外层疏松组织为氧化物和硫化物共存组织。