镍基合金电加热管腐蚀与防护

通过草酸浸蚀试验、动电位扫描测试、自腐蚀电位测试、电偶腐蚀试验和扫描电镜(SEM)观察,研究镍基合金Incoloy800、Incoloy840以及用它们制成的加热管在试验条件下的腐蚀情况;分析加工工艺对两种镍基合金腐蚀性能的影响;比较两种镍基合金加热管抗腐蚀性能的差异。结果表明,加工工艺显著降低了Incoloy840镍基合金的点蚀电位,对Incoloy800镍基合金的点蚀电位影响较小;对两种镍基合金晶间腐蚀敏感性几乎都没有影响;In-coloy800加热管试样晶间腐蚀敏感性小于Incoloy840加热管;Incoloy800加热管点蚀电位高于Incoloy840加热管;自腐蚀电位高低顺序为:Incoloy800加热管,Incoloy840加热管,Mg;Incoloy800加热管/镁电偶对电偶电流密度大于Incoloy840加热管/镁电偶对,Incoloy800加速电偶阳极镁腐蚀的作用更大。     

电热水器Incoloy800和840合金加热管爆管失效分析

某型号电热水器Incoloy800和840合金加热管发生爆管现象及漏电事故。通过临界点蚀温度测试(CPT)、极化曲线测量等方法研究了氯离子浓度对加热管材料点蚀性能的影响,确定了安全的氯离子浓度范围;比较了加热管制作工艺处理前后管材的点蚀性能以及显微组织形貌,确定了加热管制造工艺对合金点蚀性能的影响。结果表明,爆管主要是由于过高的氯离子浓度引起点蚀诱发应力腐蚀开裂。     

镍基合金表面电化学表面改性

分别在硼酸缓冲溶液(pH=8.4)和0.1mol/L H2SO4溶液中对镍基合金600和800进行电化学表面改性;对镍基合金表面氧化膜(改性前和改性后)进行动电位扫描、Mott-Schottky曲线测定以及利用光电流法绘制光电流谱。结果表明,镍基合金在酸性溶液中平带电位发生明显正移,载流子浓度升高,且在同样的电位范围呈现不同的半导体性质;电化学表面改性后,镍基合金生成的表面钝化膜平带电位没有发生明显变化,载流子浓度明显减小,表面钝化膜溶解的速度降低,耐蚀性能得到改善。     

镍基合金管材高温高压H2S/CO2环境中局部腐蚀研究

冷加工强化的耐蚀合金管材成功用于酸性天然气气田已有多年的历史,但是,局部活化的点蚀坑以及蚀坑中的应力集中是冷加工强化的耐蚀合金应力腐蚀开裂的重要机制。在高温高压釜中模拟了镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境下的腐蚀行为。结果发现,镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境中的均匀腐蚀很轻微,但试样表面有点蚀现象发生,有析出物的试样点蚀更为显著。XPS结果显示,腐蚀后,硫元素只在镍基合金表面钝化膜的表层富集,钝化膜以氢氧化物及氧化物为主,对基体有保护作用。对点蚀坑截面的EDS分析结果表明,硫元素在点蚀坑内部富集,从而导致点蚀坑内局部酸化,加速点蚀坑的扩大。     

H_2S/CO_2环境下两种镍基合金的腐蚀行为

应用电化学极化法和溶液浸泡法对两种耐蚀合金(G3和Incoloy 825)在50℃氯化铁溶液中的点蚀敏感性进行了研究;采用高温高压釜研究了在含H2S/CO2气体介质中材料的高温腐蚀性能以及试验温度的影响。利用能谱分析仪(EDS)、扫描电镜(SEM)等分析了腐蚀后试样表面的微观形貌及组成。结果表明,Incoloy 825合金极化曲线中阳极曲线部分很平缓,无钝化区出现,极化度较低,G3阳极区有钝化区,点蚀电位相对较高;G3耐点蚀性能优于Incoloy825,其点蚀临界温度高于50℃;随着温度升高,两种材料的腐蚀程度加剧,其中Incoloy 825在高温下出现点蚀现象。     

防喷器用718合金在CO_2、H_2S/CO_2环境中的腐蚀行为研究

通过腐蚀失重、应力腐蚀开裂(SCC)性能评价实验以及电化学测试研究了镍基合金718在模拟苛刻H2S/CO2环境和CO2环境中的腐蚀行为。结果表明:在模拟高温高压H2S/CO2腐蚀环境中,镍基合金718具有极其优越的抗均匀腐蚀、局部腐蚀和SCC性能;在饱和CO2腐蚀体系中,718合金的阳极极化曲线存在明显的钝化区,加入H2S后,极化电阻减小,钝化膜的保护作用减弱;镍基合金718在饱和CO2溶液体系中均具有较好的钝化和再钝化能力,且在50℃时,其点蚀电位最高,滞后环最小,耐缝隙腐蚀性能良好。     

海水流速对经抛光和钝化表面处理的2205不锈钢点蚀的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了2205不锈钢管路材料在流动海水中的耐点蚀性能,并对测试后的试样进行了腐蚀形貌观察。结果表明,抛光状态和钝化状态下,试样表面均出现了明显的点蚀形貌,点蚀电位在0.9～1.2 V之间。在静态环境中材料的耐点蚀性要强于流动海水中;随着流速上升,材料的耐点蚀性并未发生明显变化,但表面钝化膜在流动海水中失去了再钝化能力。2205不锈钢表面钝化膜呈现n型和p型两种半导体特征,说明不锈钢表面钝化膜呈现双层结构,主要由外层Fe的氧化物和内层Cr的氧化物组成。钝化处理后试样的耐点蚀性能有所上升,但钝化膜的半导体性质未发生明显变化。海水冲刷使得不锈钢耐点蚀性能下降,不同表面处理的2205不锈钢在海水冲刷下表面钝化膜特性差异导致不锈钢点蚀敏感性不同。     

典型耐热镍基合金抗高温氧化行为研究

通过高温循环氧化实验,研究了3种镍基合金在1095和1150℃的高温抗氧化行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了氧化膜表面形貌、氧化膜厚度及成分。结果表明:BSTMUF601合金的抗氧化性能优于Inconel601合金和Incoloy800H合金,Incoloy800H合金抗氧化性能最差。1095℃下合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,1150℃下Incoloy800H合金抗氧化性显著降低,试样氧化极为严重,温度低于1150℃时合金均体现出良好的抗高温氧化能力。BSTMUF601和Inconel601合金氧化后表面生成一层致密的氧化膜,经分析主要是Cr和Al的氧化物,且氧化膜外层以Cr的氧化物为主,氧化膜厚度接近50μm,Incoloy800H合金表面氧化层中以Fe的不同结构氧化产物为主。     

304不锈钢环保型酸洗钝化工艺及其性能研究

采用化学浸泡法和动电位扫描法研究了304不锈钢在环保型酸洗钝化工艺下所得钝化膜的耐点蚀性能,运用X射线光电子能谱(XPS)分析了钝化膜的组成和结构.结果表明:由正交试验优选出的最优配方和工艺可大大提高304不锈钢表面钝化膜的耐点蚀性能;304不锈钢表面钝化膜中的Cr、Fe、Ni分别以Cr2O3、FeO、NiO的形式存在;钝化处理后,试片表面钝化膜中的铬元素和镍元素的含量明显增加.综合考虑,不锈钢柠檬酸钝化的最佳工艺为:柠檬酸质量分数4%,氧化剂X体积分数5%,乙醇体积分数2.5%,温度40℃,钝化时间60min.     

通过制备非晶涂覆钢丝提高钢丝抗腐蚀性能

为了提高钢丝的耐腐蚀性能,使用连续涂覆工艺制备一系列锆基非晶合金(Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5)100-xNbx (x=0, 3, 5, 8 at. %)涂覆Q195钢丝。相分析结果表明涂层主要由非晶基体和一些金属间化合物组成;阳极极化实验发现所有非晶涂覆钢丝表现钝化行为,具有高的点蚀破钝电位和低的腐蚀电流。随着非晶涂层中铌含量增加,非晶涂覆钢丝的钝化区宽度增加,点蚀破钝电位升高。电子能谱分析发现,非晶涂覆钢丝抗点蚀性能提升可能与金属铌元素容易钝化,形成稳定钝化膜,同时能够稳定锆、钛,降低相分离有关。     

316L不锈钢无铬钝化工艺研究

利用动电位扫描法和化学浸泡研究了316L不锈钢在两种无铬钝化工条件下所形成的钝化膜的耐点蚀性能,结果表明,钝化液组分Wb具有良好的钝化效果。     

Incoloy 800H/20g复合板材料焊接技术探讨

研究Incoloy 800H／20g复合板焊接工艺，以解决以镍基合金复合板材为主体的设备在焊接过程中易产生裂纹、气孔及成分偏析等问题。焊接实验选择H1Cr16Ni21作为过渡填充金属，采用惰性气体保护焊和手丁电弧焊2种形式焊接。实验结果表明，选择H1Cr16Ni21作为过渡填充金属，采用小电流、多道次焊接工艺，可得到质量良好的焊缝，焊缝宽度、焊缝余高、咬边及焊接错边均符合JB4730-94标准要求；力学性能优于20g耐热钢。焊缝成分与Incoloy800H接近。成功地解决了成分差异较大的2种材料焊接时易出现裂纹和气孔的问题。     

Oxidation of high-temperature alloys (superalloys) at elevated temperatures in air: I

Four commercial alloys-Hastelloy C-4, alloy 1.4306S (SS 304L), Incoloy 800H, and Incoloy 825-were studied for their oxidation behavior at elevated temperatures. Specimens were exposed to air from 600 to 1200°C for 1 to 400 hr. Reaction kinetics of oxidation were determined, and the morphology of the surface-oxide scales was investigated. Hastelloy C-4 showed better resistance to oxidation dor exposure temperatures up to 1000°C in comparison with the other three alloys. In this temperature range, it follows a cubic rate law of oxidation due to formation of uniform, protective, and adherent oxide scales. The latter three alloys obeyed the parabolic rate law at 1000°C and 1200°C, but for lower temperatures a mixed behavior was shown. The oxide layer developed on the alloy 1.4306S was always in the form of stratified nodules/warts. For longer exposures the nodules joined each other to form continuous but discrete layers. Incoloy 800H and Incoloy 825 behaved in an almost identical manner, their reaction kinetics being governed by the parabolic rate law throughout the temperature range. Oxide spalling was observed at all temperatures. In contrast to Incoloy 800H the Incology 825 was totally oxidized for longer exposures at 1200°C.     

掺杂镍对镁合金表面冷喷涂锌基涂层性能的影响

目的研究镍添加对冷喷涂锌基涂层耐蚀性的影响,为镁合金提供有效的防护涂层。方法采用低压冷喷涂技术在镁合金基体表面分别制备锌基和锌/镍基复合涂层,通过微观观察、摩擦磨损实验、电化学极化法和电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究镁合金表面冷喷涂涂层的结构、摩擦磨损行为和耐蚀性。结果镁合金表面冷喷涂锌基涂层后,其硬度和耐磨性得到显著提高,掺镍后的锌/镍基涂层具有更高的硬度和耐磨性。锌基和锌/镍基涂层均能为镁合金提供腐蚀防护,锌/镍基涂层比锌基涂层具有更好的耐蚀性。相对镁合金来说,锌基涂层和锌/镍基涂层的自腐蚀电位分别正移了260 mV和560 mV;长期腐蚀后锌/镍基涂层形成了更致密的腐蚀产物膜,腐蚀电阻显著高于锌基涂层。结论冷喷涂锌基和锌/镍复合涂层均能对镁合金提供防护作用,掺杂镍后的锌/镍基复合涂层具有更高的硬度、耐磨性和耐蚀性。     

Incoloy 800H高温变形流动应力预测模型

采用Gleeble-1500热模拟实验机研究了 Incoloy 800H合金在变形温度为1273-1473 K和应变速率为0.01-10 s^-1条件下的流动应力行为. 采用双曲正弦函数建立了 Incoloy 800H高温条件下的流动应力本构方程, 以六次多项式考虑了应变量耦合因素对本构关系的影响. 研究结果表明, Incoloy 800H在热压缩变形过程中, 低应变速率和高应变速率条件下分别呈动态软化和动态回复特征, 流动应力随应变速率的增加而增加, 随温度的升高而降低; 采用应变的六次多项式拟合得到的本构关系流动应力预测值与实验值吻合较好, 绝大多数(95%)情况下预测的误差小于 6.5%, 平均相对误差仅为3.15%.     

电磁搅拌和二冷区冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯的内部质量影响

研究了不同方式的二冷区电磁搅拌和冷却强度对Incoloy800H高温合金连铸坯凝固组织和内部裂纹的影响。研究结果表明：施加电磁搅拌后的连铸坯内部等轴晶组织比例增加,晶粒细化。单向连续电磁搅拌增加等轴晶比例和细化晶粒的作用效果优于正反交替电磁搅拌。当二冷区冷却水流量由3.0 m3/h增加至7.1 m3/h时,等轴晶比例减小,晶粒粗化;电磁搅拌对连铸坯内部裂纹有抑制作用,且单向连续电磁搅拌效果最好。当二冷区冷却强度增加时,铸坯内部熔体的温度梯度增加从而增大热应力,同时由于电磁搅拌的作用时间的减少,使铸坯内部质量恶化,产生严重的内部裂纹。     

Cl~-浓度对双相钢和镍基合金腐蚀速率的影响

针对H2S、CO2、Cl-同时存在的高温、高压腐蚀环境,选择22Cr、25Cr双相不锈钢和028铁-镍基合金、G3镍基合金进行对比试验,在其它条件相同的情况下(H2S/CO2分压、温度、液体流动等条件一致,仅Cl-浓度变化),分析Cl-含量对各种耐蚀合金管材发生均匀腐蚀与点蚀的腐蚀速率的影响。结果表明,在温度为160℃,CO2分压为4.13MPa,H2S分压为2.66MPa,流速为3m/s的条件下,随着Cl-浓度增加(25g/L、100g/L、120g/L、250g/L),UNS S32205和UNS S32750两种双相不锈钢的均匀腐蚀速率和局部腐蚀速率增加;028和G3两种镍基合金的均匀腐蚀速率变化不大,且无局部腐蚀发生。UNS S32205、UNS S32750双相不锈钢试样表面钝化膜的主要成分为Cr2O3和/或Cr(OH)3;028和G3镍基合金试样表面钝化膜的主要成分为NiO、Cr2O3和/或Cr(OH)3。     

Effect of Heat Input on the Microstructure and Properties of Dissimilar Weld Joint Between Incoloy 28 and Superaustenitic Stainless Steel

Abstract This work focuses on studying the effect of welding heat input within the range from 1 to 5 kJ/mm on the microstructure and the corresponding mechanical and corrosion properties of dissimilar joint between superaustenitic stainless steel （UNS S31254） and Incoloy 28 （UNS N08028）. The two materials were butt-welded with ER NiCrMo3. The metallurgical changes associated with welding of SASS and Incoloy 28 were studied using optical microscope, SEM, and EDX. The mechanical and corrosion properties were investigated using tensile test, Vickers hardness test, and pitting and crevice corrosion tests. The weld metal microstructure showed precipitates with needle-like shape at 3 and 5 kJ/mm. Also, the microstructure showed unmixed zone （UMZ） at the fusion line of both SASS and Incoloy 28 sides at all the investigated heat inputs. The Mo microsegregation within UMZ at Incoloy 28 side increased as the heat input increased from 1 to 5 k J/ram but that in SASS increased with increasing heat input from 1 to 3 kJ/mm and then decreased with increasing from 3 to 5 kJ/mm. The ultimate tensile strengths for all specimens at all the investigated heat inputs are acceptable. The average hardness noticeably changed in weld metal as the heat input increased from 1 to 5 kJ/mm. Other zones such as HAZ or UMZ did not demonstrate marked changes in the average hardness. The pitting and crevice corrosion rates of the weld joint were found significant at l and 3 kJ/mm but insignificant at 5 kJ/mm according to ASTM G48.