9Cr低活化马氏体钢在超临界水中的腐蚀行为

利用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)以及X射线衍射(XRD)技术研究了9Cr低活化马氏体钢在650℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为。结果表明,9Cr低活化马氏体钢腐蚀产物的晶粒随腐蚀时间的延长而长大,晶粒尺寸从200h的5.7μm长大到1000h的10.1μm。表面形成的氧化膜为双层结构,外层为Fe3O4,内层由Fe3O4和FeCr2O4共同组成。由氧化增重结果获得了9Cr低活化马氏体钢在超临界水中腐蚀的氧化动力学表达式,同时其腐蚀机理表现为吸氧腐蚀。     

预氧化对TP347H锅炉钢650℃水蒸气中腐蚀的影响

超临界发电锅炉在650℃水蒸气中常发生腐蚀,针对此问题进行了锅炉钢表面化学预氧化防护研究。先将锅炉钢TP347H放入管式炉中,管式炉通流量为20 mm/s的氧气,温度300℃下氧化2 h,利用重量法研究了氧化层对锅炉钢的防护效果,利用扫描电子显微镜观察了材料的表面形貌,结合产物成分分析得到以下结论：TP347H锅炉钢在300℃氧化2 h,可生成约0.2μm的氧化膜;这种氧化膜使材料在650℃水蒸气中腐蚀速度比未预氧化的材料降低了87.5%;表面没有氧化的TP347H锅炉钢在高温水蒸气中腐蚀后,产物为2层,表层主要为Fe的氧化物,底层为Fe、Cr、Ni的氧化物,2层间结合强度较差,外层产物容易脱落,而表面氧化后的试样腐蚀产物为单层,腐蚀产物中为Fe、Cr、Ni的氧化物,涂层与基体结合强度好,腐蚀产物不易脱落。     

模拟烟灰/气腐蚀对Super304H钢高温持久性能的影响

本工作采用烟灰/气腐蚀-载荷协同作用试验装置,研究了模拟煤粉锅炉燃烧环境中烟灰/气腐蚀对Super304H钢650℃持久性能的影响,同时对比研究了相同温度下Super304H钢在静态空气中的持久性能。结果表明:在腐蚀环境中,不同应力下钢的持久寿命缩短,腐蚀效应对其持久寿命的影响随时间延长会更加显著;通过双对数法推算出Super304H钢在模拟烟灰/气腐蚀环境中的持久强度为80MPa,相比静态空气环境(140MPa)降幅约43%。静态空气中钢表面氧化膜表面较平整,而模拟烟灰/气腐蚀环境中钢表面腐蚀产物相疏松多孔,并出现大量"瘤状"凸起产物。XRD结合EDS表明,模拟烟灰/气腐蚀环境中试样表面除富含Fe、Cr、Ni的氧化物以外,还分布着硫化物以及复合硫酸盐的腐蚀产物。在载荷作用下,腐蚀介质引起腐蚀层/金属界面孔洞形核速率加快,这是Super304H钢持久强度降低的主要原因。     

无机复合涂层对CB2铁素体耐热钢在650℃水蒸气中的防护

采用物理共混工艺制备无机硅酸盐复合涂层,研究其对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(CB2)铁素体耐热钢在650℃水蒸气中氧化的防护。结果表明,CB2钢在650°C水蒸气中的氧化严重,氧化过程分段遵循抛物线规律,生成了双层非保护性Fe₂O₃氧化膜。涂装无机硅酸盐复合涂层使CB2钢的氧化速率显著降低,涂层还具有良好的抗热震性能。在涂层与基体钢的界面处生长一层厚度约2 μm的富铬氧化层,使合金的抗氧化性能提高。     

中铬铁素体不锈钢18CrNb高温氧化行为

对中铬铁素体不锈钢18Cr Nb在700-1000℃间不同温度下开展了连续氧化实验,绘制了该钢种的氧化动力学曲线,并利用XRD、SEM和EDS等方法对氧化皮结构进行了分析和表征。结果表明,18Cr Nb铁素体不锈钢在900℃以下可形成连续致密的富Cr氧化皮,使其具备优良的抗氧化性能。当温度提高至950℃以上时,氧化膜表面的组成由富Cr的氧化物向富Cr的铬锰氧化物、富Mn的锰铬氧化物、铁的氧化物和纯铁的氧化物转变;内层氧化物由富Cr氧化物向富Fe的Fe/Cr氧化层转变,这种转变使氧化皮疏松,从而导致异常氧化,表明该钢不适合在950℃以上使用。     

涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为

应用增重分析法研究涂有Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H在650,750℃空气中的腐蚀动力学曲线,采用XRD,SEM(EDS)和EPMA对腐蚀产物、腐蚀截面形貌和元素分布进行分析。结果表明:涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的合金在650,750℃的腐蚀动力学曲线均呈"抛物线"趋势;合金表面形成了含CuFe_2O_4的富Fe氧化物(外层)与富Cr_2O_3(内层)组成的双层氧化膜以及含有孔隙的贫Cr、富Ni的腐蚀影响区;提高腐蚀温度或延长腐蚀时间均可以导致氧化膜与基体分离甚至剥落,腐蚀影响区孔隙密度增大,裂纹向基体延伸。分析认为:腐蚀初期合金发生选择性氧化,形成多层氧化膜;复合盐的熔融破坏氧化膜的完整性,加速氧化、氯化以及硫化的交互作用,导致内硫化和内氧化。     

热处理对新型Ni-Fe基高温合金烟灰/气腐蚀行为的影响

以针对700℃超超临界燃煤锅炉用高温耐热材料而开发的一种新型Ni-Fe基合金为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM),能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法分析合金组织结构、腐蚀产物形貌、元素分布和腐蚀产物物相,研究两种热处理制度对合金在模拟锅炉烟灰/气环境中高温腐蚀行为的影响。结果表明,750℃腐蚀500 h后,两种热处理试样表面氧化膜结构完整,腐蚀产物基本一致,主要为富Fe、Cr氧化物,另有少量Al2O3、Ti O2及Ti、Mo的内硫化腐蚀产物,但截面腐蚀形貌差异较大。由不同热处理造成的合金组织结构的变化影响了合金的腐蚀速率,腐蚀前400 h内,1#试样氧化膜较厚,腐蚀增重较大,400 h后,沿晶界内腐蚀现象的加剧导致2#试样的腐蚀增重曲线与1#趋于一致。     

镍铁基高温合金摩擦焊接接头在煤灰/烟气中的腐蚀行为

以HT700惯性摩擦焊焊接接头为研究对象,从腐蚀动力学、氧化膜相组成及微观结构方面研究了不同组织状态的焊接接头在750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明,焊接接头主要腐蚀产物基本一致,为富Fe、Cr的氧化物,另有少量Al_2O_3、TiO_2及Ti的内硫化腐蚀产物。焊态焊接接头晶粒细小,Cr元素可以更加及时地扩散至焊接接头表面,氧化初期可以快速形成氧化膜,延缓腐蚀;焊后热处理态焊接接头Cr元素扩散速率低,形成连续内氧化层的时间晚于焊态组织,导致氧化膜厚度更大。两种组织状态的焊接接头不同区域的腐蚀行为均呈现晶粒越小、氧化膜越薄的特征,焊缝熔合线具有最薄的氧化膜厚度。     

高速电弧喷涂FeNiCrTiB/Cr3C2涂层的组织结构及其高温氧化行为

采用高速电弧喷涂技术制备FeNiCrTiB/Cr3C2耐高温金属陶瓷复合涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等手段研究涂层的组织结构以及氧化产物,并与传统锅炉用钢20G钢对比,分析涂层的抗氧化机理。结果表明:FeNiCrTiB/Cr3C2涂层为典型的层状结构,且涂层上分布着少量的孔隙和氧化物;650℃氧化200h后涂层的氧化质量增量为1.58mg·cm-2,远小于20G钢的氧化质量增量(24.85mg·cm-2);涂层在氧化过程中生成致密的具有保护性的铁、铬的复合氧化膜,阻塞氧的扩散通道,阻止进一步氧化,从而提高涂层的抗高温氧化性能。     

不同Cr含量的Fe-Cr合金高温高压水蒸气氧化行为

Fe-Cr合金钢广泛用于锅炉的受热面管,但目前研究多针对Cr在高温常压环境中的氧化行为,对高温高压下的研究较少。对Cr的质量分数分别为9%、12%、18%、25%的Fe-Cr合金试样在650℃、25 MPa的高压水蒸气环境中的氧化行为进行研究,并与Cr-9的常压水蒸气氧化进行对比,采用扫描电镜(SEM)观察形貌、能谱分析成分变化、X射线衍射仪(XRD)分析物相组成并称重绘制氧化动力学曲线,以此来探究不同Cr含量的Fe-Cr合金的氧化膜生长规律和压强对其氧化行为的影响。结果表明:随着Cr含量的提高,Fe-Cr合金的孕育期增长,抗氧化能力得到提高;Cr含量的增加对氧化行为有一定影响,氧化66.0 h,Cr-9与Cr-12氧化动力学符合抛物线规律,在氧化初期就出现内外氧化层分层,内层为尖晶石FeCr2O_4,外层为Fe_3O_4,而Cr-18、Cr-25则仍处于孕育期,动力学几乎处于稳定状态,这个阶段主要是元素的扩散准备,氧化物的出现只是附加产物;表面的氧化物并不能构成一层完整的氧化膜,外加压强能够增加Fe-Cr合金位错和空位浓度,从而提高氧化速率,并且压强影响了氧化膜的形貌,在压应力的作用下,氧化膜主要由粒状氧化物构成。     

一种SCWR包壳管用9-12%Cr低活性F/M钢的组织及析出相研究

运用Thermo-Calc软件进行热力学计算,预测了一种新型9-12%Cr低活性F/M(铁素体/马氏体)实验钢的组织。对淬火回火热处理后的显微组织进行了观察,并对析出物进行电子衍射结构分析和EDS化学成分检测。结果表明,实验钢是典型的回火板条马氏体组织,位于各种晶界上的析出物均为富Cr的碳化物M_(23)C_6,其化学成分随碳化物的形貌变化而变化。对实验钢进行60%冷变形并随后在820℃退火10-300 min,M_(23)C_6在完全再结晶、奥氏体相变过程中进一步球化,Cr、W不断富集,Cr/Fe逐渐升高至2后成分趋于稳定,化学组成接近于(Cr_(15)Fe_6W_2)C_6。     

腐蚀时间对N80钢在0.5 MPa CO2模拟油田水下腐蚀行为的影响

目前,关于腐蚀时间对N80油套管钢在CO2环境下的腐蚀行为的影响研究较少.利用SEM、XRD、EDS和电化学测试分析方法,研究了腐蚀时间对N80钢在70℃、0.5 MPa CO2的模拟油田水中的腐蚀行为的影响.结果 表明:腐蚀时间通过影响腐蚀产物膜的成分、厚度和致密性从而影响其腐蚀行为.在腐蚀起初的24h,试样表面仅产生不规则孤立的FeCO3晶粒,产物膜尚未完全在基体表面覆盖.48 h后,FeCO3晶粒开始长大并连成片形成均匀致密的腐蚀膜.在腐蚀进行96 h后,CaCO3晶粒开始在产物膜上析出,FeCO3晶粒持续长大.在腐蚀进行192 h时,大量的CaCO3晶粒覆盖在FeCO3晶粒表面,与FeCO3共同组成致密的产物膜.随着腐蚀时间延长,腐蚀膜持续增厚且致密,腐蚀速率持续降低.     

铅铋共晶合金的流动速度对CLAM钢腐蚀行为的影响

为了研究中国低活化马氏体(CLAM)钢在不同相对流速铅铋共晶合金(LBE)中的腐蚀行为,本研究对CLAM钢在550℃不同流动速度(0 m/s、1. 70 m/s、2. 98 m/s、3. 69 m/s、4. 77 m/s)的液态LBE中进行了500 h的腐蚀试验。试验后分别对腐蚀试样表面进行SEM、XRD检测以及对试样截面进行SEM-EDS和面扫描检测。结果表明,经过500 h腐蚀试验后的试样表面均形成双层结构的氧化层,外氧化层由Fe_3O_4组成,内氧化层由(Fe,Cr)_3O_4组成。在LBE相对流速从0 m/s增大到2. 98 m/s的过程中,试样表面氧化层的厚度逐渐增大,这是由于相对流速的增大提高了Fe元素的溶解速率和O元素的扩散迁移速率,进而导致试样表面发生严重的氧化腐蚀。而当LBE相对流速从2. 98 m/s继续增大到4. 77 m/s时,CLAM钢表面的氧化层厚度逐渐减小,这是由于随着LBE相对流速的进一步增大,试样表面冲蚀腐蚀程度逐渐加重,外氧化层厚度因遭受一定程度的剥落而急剧减小,进而使得试样表面总氧化层的厚度逐渐减小。本研究结果为未来ADS嬗变系统的实际应用提供了数据支持和参考。     

焊后热处理对1.25Cr0.5Mo钢在循环水中腐蚀行为的影响

目前有关焊后热处理对1.25Cr0.5Mo钢的腐蚀行为的影响规律尚无文献报道.为此,对正火态1.25Cr0.5Mo钢分别进行淬火、高温回火及调质,模拟不同的焊后热处理,对其金相组织进行分析,并对其腐蚀行为进行电化学测试,研究了不同热处理对1.25Cr0.5Mo钢组织和耐蚀性能的影响.结果表明:正火态1.25Cr0.5Mo钢的金相组织为铁素体和珠光体,淬火组织为板条马氏体,高温回火组织为粗大铁素体和珠光体,调质态组织为均匀的回火马氏体和细小碳化物;淬火处理加速了 1.25Cr0.5Mo钢在工业循环水中的腐蚀速度;高温回火处理对腐蚀行为影响不大;调质处理显著提高了 1.25Cr0.5Mo钢的耐蚀性,是因为调质热处理细化了材料的组织,细化后的组织较晶粒粗大的淬火及淬火后高温回火组织更容易形成氧化物膜,阻碍电极的放电过程,从而获得了较好的耐蚀性能.     

循环流化床锅炉风帽合金的组织及抗高温氧化性能研究

针对循环流化床锅炉风帽的严重高温氧化腐蚀问题,研制出适用于风帽的高温合金AN1(Cr23Ni32MoNb),结合金相(OM)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱(EDS)等分析方法对风帽试样的微观组织和高温氧化性能进行了研究,并与25-20钢和316钢进行对比分析。结果表明,AN1铸态组织为典型的树枝状晶结构,由奥氏体基体和Cr23C6、NbC等晶间碳化物组成,固溶处理后,枝晶结构基本消失;1000℃氧化100h,AN1的高温氧化抗力分别为25-20钢和316钢的2.2和3.8倍;AN1氧化实验后的表层相结构主要由γ奥氏体、Cr2O3和Cr与Mn的复合氧化膜组成。     

超级13Cr马氏体不锈钢在单质硫环境中的腐蚀行为

采用单质硫悬浮实验法,利用失重法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和pH计等分析手段,研究了单质硫沉积对国产超级13Cr马氏体不锈钢在模拟高温高压环境中腐蚀行为的影响,分析了腐蚀产物的表面形貌、元素组成及其含量、组分以及单质硫对高浓度NaCl溶液酸化程度的影响。结果表明:国产超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能因单质硫的添加而降低,其均匀腐蚀速率随着单质硫含量的增大而增大,并且在90℃取得最大值,但均小于0.0125mm/a;单质硫的添加改变了腐蚀产物膜的组分,硫化物的含量随单质硫含量的增大而增大;单质硫/金属界面处的pH值因单质硫与水发生歧化反应而降低,进而降低了超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能,Cl-与单质硫协同作用进一步加剧其腐蚀。     

高速电弧喷涂Fe-Cr-B-C-Al涂层的组织结构及其高温腐蚀行为

采用高速电弧喷涂技术在20G钢基体上制备了Fe-Cr-B-C-Al涂层。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、万能材料试验机以及硬度计研究了涂层的微观组织结构和力学性能;然后在650℃条件下进行了涂层的高温腐蚀试验,并与20G钢进行了对比,研究了涂层的耐高温腐蚀机理。结果表明:高速电弧喷涂Fe-Cr-B-C-Al涂层呈典型的层状结构,与基体的结合力较强,涂层内氧化物和孔隙较少;在650℃腐蚀100h后,20G钢的腐蚀增重约为涂层的13倍;在高温腐蚀过程中,涂层表面生成了具有保护作用的氧化膜,提高了涂层的耐高温腐蚀性能。     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。     

碱液输储装置用12Cr13钢的热浓碱液腐蚀行为

目前对12Cr13钢在碱液中的腐蚀行为未见研究报道.采用浸泡试验通过调整流速、碱液浓度、浸泡时间等参数研究了12Cr13钢在热浓碱液中的腐蚀行为,以明确不同因素影响碱液腐蚀的规律及碱液腐蚀机理.结果表明:试验范围内12Cr13钢静态下的腐蚀速率大于动态下的,流速增大加速了试样的腐蚀及钝化膜的修复,促进了材料表面钝化膜的生成,降低了腐蚀速率.碱液浓度低(0～20％)时12Cr13钢以钝化为主,腐蚀速率较低,碱液浓度高(＞20％)时由于过钝化溶解,使腐蚀速率显著增大;在45％碱液中12Cr13钢经历着钝化膜的生成、过钝化溶解及钝化膜的修复过程,腐蚀速率随时间增大呈先增大后降低趋势,浸泡7d出现最大腐蚀速率;动态条件下这些过程被加速,腐蚀速率减小,约是静态下的1/2.     

9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化行为

研究了9Cr-1Mo(ASME T91)钢在(Ar 10%H_2O)气氛中600℃、650℃和700℃下的高温氧化行为.在恒温氧化10 h过程中,在600℃氧化遵从抛物线规律;而在650℃和700℃氧化则遵从分阶段抛物线规律,且后一阶段的速度常数高于前一阶段的;随着温度的升高,氧化速度明显增大;氧化激活能为157.2 kJ/mol.T91钢氧化时表面形成了多层结构的氧化膜,从外到内依次为Fe_2O_3、Fe_3O_4和(Fe,Cr)_3O_4;钢基体也发生了内氧化,内氧化物为FeO和Cr_2O_3.只有在700℃氧化时没有外层Fe_2O_3形成和内氧化发生.9Cr-1Mo钢氧化后冷却至室温后,氧化膜发生开裂或局部剥落.最外层Fe_2O_3与次外层Fe_3O_4间出现很大的裂隙,Fe_2O_3层容易剥落.同时探讨了9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化机制.