W元素对CrWMn铁基TIG焊熔敷层耐液态PbBi腐蚀性能的影响

研究了550℃时,CrWMn铁基熔敷层在动态液态PbBi共晶合金(LBE)中的耐磨耐蚀性能以及钨化物对其的影响。4个W含量不同的试样放置在相同流速处。4个试样均出现明显的腐蚀,元素溶解,以及少量的PbBi渗透。熔敷层表面均生成双氧化层,外层为疏松多孔的Fe_3O_4,内层为致密的FeCr_2O_4和(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_3,且内外层均含少量的钨化物。WC添加量在3.73%~5.33%时,熔敷层显微硬度值最大,外层厚度较大,磨损较少,内层厚度较小。含量适中的钨化物提高了熔敷层耐蚀耐磨性能,保护熔敷层下铸造316L构件表面。     

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。     

不同合金成分的T91/316L焊缝在550℃高流速液态铅铋共晶合金中的腐蚀行为

T91/316L异种钢焊缝在高流速液态铅铋共晶合金(LBE)中的腐蚀是T91和316L钢在未来核电领域应用中所面临的重要挑战。利用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同焊丝获得了T91/316L异种钢焊缝,采用自主设计的旋转腐蚀试验装置研究其在550℃高流速(相对流速2.98 m/s)液态LBE中的腐蚀。三种焊缝经过300 h、600 h和900 h的腐蚀试验后,腐蚀表面均表现出明显的方向性。焊缝在高流速液态LBE中的腐蚀机理主要为焊缝基体中Fe、Cr、Ni元素和LBE中Pb、Bi、O元素的溶解与迁移。由于不同元素的溶解度以及所形成氧化物相的稳定程度不同,最终在焊缝表面形成了由疏松外氧化层和致密内氧化物层构成的双层结构。三种焊丝中,利用309L焊丝所得的焊缝的耐高流速LBE腐蚀性最好,利用316L焊丝所得的焊缝次之,利用NiCr-3焊丝所得的焊缝最差。经焊后再热处理所得的焊缝具有更好的耐高流速LBE腐蚀性。     

410不锈钢在550℃流动的铅铋共晶合金中的腐蚀行为

为了研究马氏体410不锈钢在不同流速的高温液态铅铋共晶合金中的腐蚀行为,本工作对410不锈钢在相对流速为0 m/s、1. 70 m/s、2. 31 m/s、2. 98 m/s的550℃液态铅铋共晶合金中进行600 h试验后的腐蚀现象进行研究,并对不同流速腐蚀试验后的腐蚀试样的表面和截面分别进行XRD、SEM、EDS检测。结果发现:随着相对流速的增大,腐蚀样品表面的氧化层越来越致密,氧化层的厚度也不断增厚。这是由于传质速率的增大加快了氧化层的生成速率;腐蚀样品表面的氧化层主要分为外氧化层和内氧化层,外氧化层主要由Fe_3O_4以及部分渗入的Pb-Bi组成,内氧化层主要为尖晶石结构的(Fe,Cr)_3O_4;在腐蚀过程中同时发生晶间腐蚀和氧化腐蚀现象。     

430不锈钢在550℃流动Pb-Bi合金中的腐蚀行为

为了研究430不锈钢(430ss)与高温Pb-Bi合金的相容性将430ss浸没在550℃、2.98 m/s的液态Pb-Bi合金中进行200 h、400 h和600 h的腐蚀试验。利用XRD、SEM和EDS进行检测,分别研究经腐蚀不同时间后试样表面和截面的腐蚀现象。结果表明:腐蚀试样表面首先产生不规则形状的由Fe、Cr、O三种元素组成的氧化物,而后逐渐生长并汇集成相对均匀的氧化层;氧化层呈双层结构,分别为外氧化层和内氧化层,外氧化层主要由疏松多孔的Fe_3O_4以及部分渗入的Pb-Bi组成,内氧化层主要由致密的Fe-Cr尖晶石(Fe,Cr)_3O_4组成;随腐蚀时间的延长(0～600 h),内外氧化层厚度不断增加并变得相对均匀;在腐蚀过程中同时发生溶解腐蚀和氧化腐蚀。     

316L不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金组织及其耐液态铅铋腐蚀性能

为提高316L不锈钢耐高温液态铅铋的腐蚀能力,通过使用同轴送粉的激光熔覆方式,在316L不锈钢表面制备一层Stellite6合金涂层,将其放入400℃的高温液态铅铋中进行500 h高速流腐蚀试验,其中相对流速设置为2.56 m/s.分析涂层的微观组织、物相组成、元素分布、显微硬度值等的变化规律,以及该涂层耐液态铅铋的腐蚀性能.涂层组织由等轴晶、树枝晶、胞状晶及平面晶组成,搭接区晶粒沿不同方向长大;涂层主要有γ-Co、CoCx、(Cr,Fe)7 C3及M23 C6等物相;各组分元素在涂层表面均匀分布,Co、Cr与Fe等元素在基体316L与涂层之间发生明显扩散;Stellite6涂层的硬度平均值为基体材料316L的2.3倍,且最高达到556.8HV.在进行高温液态铅铋高速流腐蚀后,316L不锈钢表面生成了大面积且连续的氧化物,存在大量微型腐蚀坑,Stellite6涂层表面仅存在少量氧化物,未发现明显的腐蚀坑,较好地维持了原貌;Stellite6涂层表面粗糙度值为1.0μm,而316L经腐蚀后的表面粗糙度为2.4μm.Stellite6合金涂层能够有效地提高316L不锈钢基体在高温液态铅铋合金中的耐腐蚀性能.     

CO2分压对20#钢在CO2/H2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响

利用失重法、SEM、EDS、XRD和XPS等分析方法在自主设计的动态腐蚀实验装置上研究了CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响,对腐蚀试样进行了腐蚀速率分析、腐蚀形貌特征观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析。结果表明:随CO_2分压的增加腐蚀速率增加,0.04 MPa、0.28 MPa下分别达到腐蚀速率最小值(1.160 9 mm/a)和最大值(1.898 8mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO_2分压的增加最终形成颗粒较大的节瘤状产物,下管壁腐蚀产物由球形颗粒形成初始致密的单层膜逐渐转变为由致密的内层膜和具有网状连通裂纹的片状疏松外层膜构成;经EDS元素分析可知上下壁面的腐蚀产物均由Fe、C、O三种元素构成,XPS分峰图谱显示C 1s、O 1s和Fe 2p均出现了三个拟合峰位,结合XRD分析可知腐蚀产物的主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOOH。     

CO2分压对20#钢在CO2/H2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响

利用失重法、SEM、EDS、XRD和 XPS等分析方法在自主设计的动态腐蚀实验装置上研究了 CO2分压对20#钢在CO2/H2O 气液两相塞状流中腐蚀行为的影响,对腐蚀试样进行了腐蚀速率分析、腐蚀形貌特征观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随CO2分压的增加腐蚀速率增加,0.04 MPa、0.28 MPa下分别达到腐蚀速率最小值(1.1609 mm/a)和最大值(1.8988 mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO2分压的增加最终形成颗粒较大的节瘤状产物,下管壁腐蚀产物由球形颗粒形成初始致密的单层膜逐渐转变为由致密的内层膜和具有网状连通裂纹的片状疏松外层膜构成;经 EDS元素分析可知上下壁面的腐蚀产物均由Fe、C、O 三种元素构成,XPS分峰图谱显示C 1 s、O 1 s和Fe 2 p均出现了三个拟合峰位,结合XRD分析可知腐蚀产物的主要组成相有 Fe3C、FeCO3、Fe2O3、Fe3O4、FeOOH.     

X52钢在H2S/CO2饱和5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究

通过动电位扫描、交流阻抗、失重法等试验方法和SEM、EDS、XRD等表面分析技术对APIX52钢在35℃的H2S/CO2饱和5%Nacl溶液中的腐蚀行为进行了研究.结果表明,在本试验条件下,APIX52钢以H2S腐蚀为主,随着时间的延长,X52钢的腐蚀速率逐渐减小,最后趋于一稳定值;腐蚀产物膜为双层结构,膜外层较为致密,富含元素Fe和S,膜内层比较疏松,富含元素Fe和O.这种双层结构与腐蚀产物膜的离子选择性有关.     

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。     

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。     

Fe-1Cr-0.2Si钢的高温氧化行为

为了明确三元系Fe-1Cr-0.2Si钢的高温氧化行为,采用管式电阻炉开展了空气条件下Fe-1Cr-0.2Si钢在900℃、1 000℃和1 100℃下氧化30 min的实验。结果表明:900℃时氧化铁皮由两层组成,外层为Fe_3O_4层,内层为FeO、FeCr_2O_4和Fe_2SiO_4的混合层。在1 000℃和1 100℃时,氧化铁皮层最外层为Fe_2O_3层,中间层为Fe_3O_4层和内部独立的FeO层,内层为FeCr_2O_4和含Si氧化物的混合层。在三个氧化温度下,Fe-1Cr-0.2Si整体的氧化铁皮结构分为两层:外层Fe的氧化物是以阳离子向外扩散为主生成,内层Cr和Si的氧化物是以O离子向内扩散为主产生。FeO层的厚度随着温度的升高逐渐增大。Cr和Si元素富集层厚度比例随着温度的升高而减小,但Cr和Si在混合层中的富集程度有所增加。经高温氧化后没有发现Cr和Si的复合氧化物,但Cr和Si的富集区没有出现明显的分层。     

CO2腐蚀产物膜的微观形貌和结构特征

研究了碳钢、低Cr钢在不同条件下形成CO2腐蚀产物膜的微观形貌、成分和结构特征.结果表明,N80(碳钢)、1Cr-L80形成的腐蚀产物膜主要由FeCO3晶体堆垛而成,而3Cr-L80、5Cr-L80的表层则形成大面积的含Cr化合物,主要为Cr(OH)3和Cr2O3.这些Cr的化合物脱水后比较疏松,容易形成龟裂.在静态条件下,碳钢和含Cr钢的腐蚀产物膜均具有分层结构,碳钢外层与内层腐蚀产物膜的成分变化不大,主要为Fe、Ca碳酸复盐.含Cr钢的内层腐蚀产物膜中出现Cr元素的富集,外层主要为Fe、Ca碳酸复盐.随着Cr含量的增加,材料的腐蚀产物膜向非晶态转变.在静态条件下,低Cr钢比碳钢的腐蚀速率稍大;在动态(1.5 m/s)条件下,含Cr钢的腐蚀速率明显低于碳钢,而且腐蚀速率随着Cr含量的增加而下降.     

921A高强碳素钢在天然流动海水中的腐蚀行为

921A碳素钢作为海洋工程用高强钢,被广泛应用于水下海洋装备的建造。921A钢在服役期间内会遭受恶劣海洋环境以及复杂流场作用,其在流动海水中的腐蚀行为是影响水下海洋装备安全运行的重要因素。为了明晰921A钢在流动海水中的腐蚀规律,利用射流喷射系统研究了海洋工程用921A高强碳素钢在不同流速(1～8 m/s)天然海水中的腐蚀行为,并结合电化学测量、微观形貌分析和计算流体力学(CFD)仿真分析了海水中流场、传质和锈层分布对921A钢腐蚀行为的交互影响机制。实验结果表明,随着海水流速从1～3 m/s升高至5～8 m/s,钢材的腐蚀损伤形貌由“流痕”转变为点蚀,海水流速增加会导致更为致密的球状锈层形成。921A钢在流动海水中的腐蚀行为受到流速、传质、壁面切应力、正应力和锈层的协同作用,锈层积累和局部腐蚀更倾向于出现在同时具有低流速、低切应力和高正应力、高传质速率特征的区域。高流速下正应力和切应力的大幅升高是导致致密锈层和点蚀形成的重要原因。921A钢的腐蚀速率在浸泡初期受活性溶解区域的发展控制,实验后期传质和锈层成为影响921A钢腐蚀速率的主要因素。在下一步工作中,将继续围绕流动海水中碳钢材料...     

一种新型Ni-Fe-Cr基合金在模拟锅炉烟气中的腐蚀行为研究

应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等分析方法研究一种新型Ni-Fe-Cr基高温合金在700℃/750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明:750℃的腐蚀速率明显高于700℃,其腐蚀层的厚度由700℃的3μm增加到20μm。腐蚀1 000h后,SEM观察到Ni-Fe-Cr高温合金在700℃下表面有少量"瘤状"凸起产物,XRD结合EDS表明其腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的NiO、Fe_2O_3和Fe3O4,内层为相对致密的Cr_2O_3、Al_2O_3和TiO2,基体和腐蚀层界面靠近基体一侧是多孔的硫化物。提高腐蚀温度到750℃表面出现更多凸起,并且出现了破裂。Cr_2O_3保护性氧化膜局部开裂或者剥落而形成"瘤状"凸起产物。氧化膜生长过程中的内应力以及温度降低产生的热应力共同作用,导致氧化膜开裂甚至与基体剥离。温度升高同样加剧熔融盐破坏氧化膜从而加快腐蚀进程。     

不锈钢渗铝后的表面组织、成分及其耐熔锌腐蚀性能

由于液态锌的腐蚀,使在热镀锌生产线上的工作零件失效严重,严重阻碍了热镀锌行业的进一步发展.对此,研究了采用固体粉末包埋法对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行渗铝,再采用热氧化的方法使渗铝层表面原位生长Al2O3薄膜.结果表明:渗铝层表面主要由FeAl相组成,渗铝层呈多层结构,分为渗层外层(约25C μm)、过渡层(约为50 μm)和渗层内层(约为300 μm).渗铝层表面铝的浓度较高,超过30%(质量分数),渗铝层发生选择性氧化,在表面生成一层均匀致密的Al2O3膜,所得膜的厚度约为20 μm.通过大量试验得出,渗铝层具有良好的耐锌液腐蚀性能,可作为锌液与铁表面接触的良好隔离层.     

WC含量对Stellite6激光熔覆涂层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

为提高316L不锈钢耐高速流液态铅铋腐蚀能力,采用激光熔覆方法,通过在Stellite6合金中添加不同比重的WC制备熔覆层,将加工好的试样放进400℃的高温铅铋熔融炉进行500 h高速流实验,相对流速设定为3.23 m/s。使用SEM、XRD、EDS、OM和激光共聚焦显微镜观察了熔覆层腐蚀前后的微观组织和表面形貌,结果表明:随着WC含量增加,熔覆层的硬度值也逐渐增加,当WC添加量在10%时,耐磨性最好,表面粗糙度值最低为33.6μm;不同WC含量的熔覆层均能够有效地提升耐蚀性能,当WC添加量在10%时,渗氧层的深度最小,为2.8μm。     

45钢表面高频感应高铬铸铁熔敷层的组织结构及性能

铁基合金熔敷层可提高钢铁等基体的耐磨、耐蚀等性能0采用高频感应熔敷工艺在45钢基体表面制备了Fe60（高铬铸铁型）铁基熔敷层,通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）、能谱仪、显微硬度计、X射线衍射仪（XRD）研究了熔敷层的形貌、成分、相结构、硬度、耐蚀性。结果表明：熔敷层致密,厚1．8mm,与基体呈冶金结合,由马氏体相C0...     

钢表面梯度结构耐腐蚀铝涂层的制备及研究

为了控制和改善耐腐蚀铝涂层的组成和形貌,首先采用磁控溅射法在Q235钢表面制备铝涂层,然后通过热浸镀法在其表面制备具有一定厚度的耐腐蚀铝涂层。利用扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对涂层结构、厚度以及组成进行表征,并通过划痕实验、全浸泡实验对涂层的结合强度、耐腐蚀性能进行研究。结果表明:磁控溅射复合热浸镀法制备的涂层较为致密。利用热浸镀法和磁控溅射复合热浸镀法制备的铝涂层结构均由外层Al层和内层Fe-Al合金层构成,Al层厚度分别为(45.75±6.41)μm和(44.84±3.17)μm,Fe-Al合金层的厚度分别为(150.37±4.95)μm和(138.08±6.05)μm。热浸镀铝涂层与磁控溅射复合热浸镀铝涂层的结合力分别为163.90N和160.25N。热浸镀铝Q235钢、磁控溅射复合热浸镀铝Q235钢的腐蚀失重率约为未涂覆试样的1/12～1/6,后者的腐蚀凹坑更加均匀。     

干湿交替环境下Cu、Mn合金化对低合金钢腐蚀行为的影响

在0.3%NaCl溶液中,采用干湿交替腐蚀加速试验和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了合金元素Cu、Mn对低合金钢大气腐蚀行为的影响,并用X射线衍射(XRD)分析研究了合金元素Cu、Mn对钢表面锈层组成的影响.结果表明,Cu合金化通过加速阴极铁锈的还原来促使生成含更多Fe3O4的连续内锈层,并通过提高表面锈层的黏附性来抑制阳极铁的溶解;而Mn合金化由于抑制阴极还原而无法形成连续的保护性锈层.导致阳极溶解加速,使钢的耐蚀性降低.