喷丸对TP304H钢高温水蒸气氧化行为的作用

研究了表面喷丸形变处理对TP304H钢在610～770℃水蒸气中的氧化行为的影响,采用SEM、EDX和EPMA分析了不同喷丸强度对合金水蒸气氧化65 h的氧化膜形貌、结构和表面合金元素的影响.结果表明:表面喷丸形变可有效减缓氧化动力学速度,在0.5 MPa喷丸强度和730℃条件下提高抗氧化性能的效果最好,表面氧化膜颗粒得到细化,膜中Cr相对浓度明显提高,氧化膜物相构成由纯Fe和Fe、Cr混合氧化物转变为Cr2O3.分析认为:表面喷丸形变处理增加了合金表层区域的位错、空位等缺陷浓度,提高了氧化初期的形核密度,为Cr提供了大量短路扩散通道,降低了Cr选择氧化的临界浓度;基体表层Cr的短路扩散保证了Cr2O3膜稳定生长的扩散通量,从而抑制了Fe氧化物的形成.     

火电厂锅炉再热器管高温腐蚀研究

对TP304H(0Crl9Ni9)钢锅炉再热器管内壁水蒸气氧化和外壁烟气高温腐蚀的锈层截面进行了观察与分析，确定了锈层的结构、成分和生长规律，并据此估算了管子的使用寿命。研究发现TP304H再热器管内壁在高温水蒸气环境下氧化产物层由外层和内层两部分组成，在外层与内层之间存在大量孔洞，并且外层发生了明显的剥落，剥落层厚度约为100μm。再热器管外壁则遭受含硫气氛的高温腐蚀和烟气冲刷磨损两种形式的破坏，烟气冲刷加剧了腐蚀的进行。     

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。     

12Cr铁素体/马氏体钢在650℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为

研究了12Cr铁素体/马氏体钢在650℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为。采用扫描电镜-X射线能量色散谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)分析了不同腐蚀时间氧化膜的显微形貌、组织结构与成分分布。结果表明,在650℃/25MPa的超临界水中腐蚀1000h后,12Cr铁素体/马氏体钢的均匀腐蚀增重速率达到了0.6328mg/(dm2.h)。随着腐蚀时间的延长,表面多面体氧化物颗粒长大,并且在氧化膜表面出现了气孔和裂纹。氧化膜为双层结构,厚度约为50μm,外层氧化膜较疏松而富Fe贫Cr,内层氧化膜相对致密而富Cr。     

Fe-Cr合金预氧化后涂覆KCl盐膜的热腐蚀行为

为开发新型耐高温氯化腐蚀合金及防护涂层,对比研究了750 ℃下Fe-20%Cr(质量分数)合金直接涂KCl和预氧化后再涂KCl盐膜条件下的热腐蚀行为.采用XRD及EPMA对其现象进行分析,结果表明:预氧化生成的初始Cr2O3层对Fe-20%Cr合金在KCl盐膜下的热腐蚀有一定的保护作用,表现为降低腐蚀速率,减轻腐蚀对基体的破坏并维持氧化膜的完整性;Fe-20%Cr在750℃KCl盐膜下的腐蚀产物主要是Fe2O3,Cr2O3以及少量K2Fe2O4和K2Cr2O7等复杂氧化物,其中Fe2O3分布在氧化膜外层,而Cr2O3集中于靠近氧化膜/基体界面的氧化膜内侧.用热力学理论解释了这种氧化膜的形成原因.     

Ti0.7Al0.3N涂层的抗NaCl和水蒸气腐蚀行为

用电弧离子镀方法在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面制备Ti0.7Al0.3N涂层,研究了涂层在450℃空气中恒温氧化行为和在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀行为.结果表明:Ti0.7Al0.3N涂层在空气中均具有优良的抗氧化能力,而不锈钢在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀严重,施加Ti0.7Al0.3N涂层显著地提高了不锈钢基体的抗腐蚀性能.1Cr11Ni2W2MoV不锈钢由于生成内层富Cr,外层富Fe的疏松氧化物,其在固态NaCl和水蒸气综合作用下发生严重的腐蚀,而Ti0.7Al0.3N涂层生成致密的Al2O3和TiO2的混合物,使其具有良好的抗氧化和腐蚀性能.     

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。     

GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为

用热重法研究了GH3535合金在700,900℃空气中的恒温和循环氧化行为。结果表明,GH3535合金的抗氧化性能取决于氧化温度和氧化方式。在恒温氧化条件下,GH3535合金具有较高的高温抗氧化性能;在循环氧化条件下其氧化性能恶化,在900℃氧化时出现加速氧化现象,氧化皮脱落严重。X射线衍射与能谱分析表明,GH3535合金在700℃和900℃恒温氧化500 h的氧化膜由Cr2O3,Mn O2,以及尖晶石Ni Mn2O4,Ni2Si O4和Fe Cr2O4组成,在700℃循环氧化产物中出现了Mo O2,Ni Fe2O4,Ni Cr2O4,而在900℃氧化产物中出现了Ni Mo O4。保护性氧化层的开裂和剥落及大量Mo元素持续参与氧化,是造成GH3535合金循环氧化性能恶化的主要原因。     

Cr、Al对低膨胀Thermo-Span高温合金热腐蚀行为的影响

采用扫描电镜(SME)观测和能谱分析(EDAX)方法研究了改型低膨胀Thermo-Span合金650℃的腐蚀行为,并与标准合金进行了对比。结果表明,合金表面腐蚀产物主要为氧化物和硫化物。合金热腐蚀膜由三层组成,外层主要由Fe、Co和Cr的氧化物组成,改型合金表层还有少量Al和Co的氧化物;次表层为Al、Cr、Ni等元素组成的氧化物;硫化物主要为Ni、Co的硫化物,标准合金硫化物层较厚,而改型合金的硫化物层较薄。改型合金中致密的Al氧化物富积在次表层中,阻止了合金元素的向外扩散和O、S元素的向内扩散,降低了合金的腐蚀速率,提高了合金的耐腐蚀性能。     

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。     

几种合金在超临界水氧化苯酚中的腐蚀

使用连续式超临界水氧化装置，测定了三种不锈钢（1Cr18Ni9Ti,316,Sanicro28)和一种镍基合金（Ni825)在超临界条件（400－420℃，25MPa)下和亚临界条件（330－335℃,25MPa）下分解苯酚时的腐蚀失重，用光学显微镜和扫描电子显微镜观测腐蚀试样的显微形貌，用X射线能谱分析（EDAX）分析腐蚀后合金试样表面组成，结果表明，4种合金在超临界和亚临界水氧化条件下的均匀腐蚀速度很小，1Cr18Ni9Ti和316不锈钢有孔蚀倾向，Sanicro28和Ni825呈现较好的耐生，试验后的合金表面腐蚀层分外表层（腐蚀产物层）和内表层（除去腐蚀表层后的内氧化层），外表层的Fe含量比内表层高，内表层的Cr和Ni含量比外表层高。     

一种镍基合金在900和1000℃的高温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Cr5.0 Co8.0 Mo0.9W5.5 Ta7.4 Al6.0 Re4.2合金在900和1 000℃的氧化行为。结果表明,氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征。在900℃氧化300 h后合金表面氧化物膜分为3层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;中间层为平直的Al2O3层,内氧化层为Al2O3,氧化期间,分布在外层的Cr Ta O4抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜的生长,使氧化速度降低。1 000℃时合金表面的氧化物膜分为2层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;内氧化层为Al2O3。在900和1 000℃氧化期间,合金均发生元素Al的内氧化和内氮化,与外氧化膜相邻的区域为元素Al的内氧化区,远离外氧化膜的基体内部形成元素Al的内氮化区,随氧化温度升高,内氧化区和内氮化区的深度增加,内氧化物和内氮化物的尺寸增大。     

NiCr合金在KCl-ZnCl2盐膜下含氯氧化性气氛中的腐蚀

研究了纯Ni、纯Cr以及3种不同Cr含量的NiCr合金在600℃KCl-ZnCl2盐膜下含氯氧化性气氛中的腐蚀行为.结果表明,5种材料均发生了严重的加速腐蚀.在材料表面形成了多孔的氧化膜,并发生了开裂,在氧化膜与基体金属的界面处有金属氯化物生成.NiCr合金的腐蚀增质比纯Ni和纯Cr的小.Ni50Cr和纯Cr有较高的腐蚀速度,前者与其具有的双相组织有关,后者是其氧化膜易脱落所致.材料的加速腐蚀机制是氯化物蒸汽的气相输运加速了金属离子向外扩散速度的‘活化氧化'.     

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。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。     

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.     

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。     

超超临界锅炉用E911钢管的高温性能

对德国Vallourec＆Mannesmann公司生产的159mm×27mm的E911钢管进行了力学性能、显微组织、抗氧化性能和持久强度的试验,并对供货状态的E911钢管进行了时效试验和时效后的显微组织测定。试验结果表明,在650℃下E911钢管基本不氧化,其常温性能、高温性能和持久强度都优于T91钢,完全可代替TP304H,TP321H和TP347H不锈钢管,解决了异种钢焊接问题,并可降低锅炉的制造成本。     

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究.以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700～1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为.研究结果表明:在700～1100℃,FeCrAl-ODS合金高温水蒸气氧化动力学满足抛物线增重规律,抛物线速率常数Kp随温度增加而增大.高温水蒸气氧化96 h后,700℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层以Fe2O3为主;900℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层的外层以Fe2O3为主,内层以A12O3为主,氧化层比较疏松,不能很好地对基体起到保护作用;1100℃氧化过程中,在不同氧化时间段氧化层均为单层致密的Al2O3氧化层结构.     

AlSi扩散涂层的制备及其在模拟燃煤环境中的热腐蚀行为

随着燃煤电站运行温度提高,会对电站耐热部件金属材料T91产生严重的高温热腐蚀,降低其设计使用寿命,因此,亟待开发耐热钢T91耐热腐蚀涂层。采用电弧离子镀技术在耐热钢T91表面制备一层Al5%Si镀层,然后在550℃真空热处理40 h形成Al Si扩散涂层;研究了该Al Si扩散涂层在650℃和750℃空气中典型燃煤环境中75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:耐热钢T91发生了快速热腐蚀,表面腐蚀产物主要是Fe和Cr的混合氧化物,易于剥落而不具有高温防护性能;而当T91表面施加Al5Si扩散涂层后,热腐蚀速度明显降低,表面腐蚀产物主要富含Al2O3,其抗热腐蚀性能较优,具有较好的高温防护性能。