Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的氧化研究

利用热重分析法、X射线衍射仪和扫描电镜与能谱分析仪研究了Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的高温氧化行为,并分析了该合金的氧化机制.结果表明：Inconel 740合金在950℃的静态空气中氧化时,氧化动力学遵循抛物线规律,氧化膜黏附性能良好,表面氧化膜完整,外层由Cr2O3和少量的（Ni,Co）Cr2O4、TiO2组成,中间层为SiO2和Al2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2;合金在750℃含有10%水蒸气的空气中的腐蚀动力学也近似遵从抛物线规律,表面氧化膜很薄且致密性较差,表面氧化层主要为Cr2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2.     

HR3C在750℃空气和水蒸气中的高温氧化行为研究

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对奥氏体不锈钢HR3C在750℃静态空气和纯水蒸气中的高温氧化行为进行了对比研究,基于对氧化膜微观结构的细致表征,探讨了HR3C在2种气氛中的氧化机制.结果表明:在2种气氛中,HR3C表面均形成连续的(Cr,Mn)2O3膜;静态空气中HR3C合金的氧化动力学均呈现分段式抛物线规律;水蒸气的存在使得(Cr,Mn)2O3膜破裂这一过程提前并大幅加速合金的氧化,导致纯水蒸气中HR3C的氧化动力学整体偏离抛物线规律;(Cr,Mn)2O3膜的破裂是膜与基体界面空洞和膜内生长应力综合作用的结果,这使得裸露的金属基体直接与高温空气或水蒸气反应,形成Fe3O4瘤状物.     

重型燃气轮机用Ni-Cr-Co基高温合金组织稳定性研究

采用Thermal-Calc(TCW2)软件结合Ni基数据库(2003P)对Haynes 282合金的平衡凝固组织进行计算,并提供了Haynes 282合金等温时效组织转变曲线(TTT曲线),采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射和综合相分析方法研究了Haynes 282合金经过高温长期时效处理和在持久试验断裂后的微观组织。结果表明：Haynes 282合金在800℃下经过长期时效处理后会析出TCP相;Haynes 282合金中析出的针状相均为富含Mo元素的μ相;温度为700～800℃时,Haynes 282合金中μ相析出的尺寸和含量均会随时效时间的延长和温度的升高而增大,表明Haynes 282合金在高温长时应力作用下的组织不稳定性。     

Haynes282合金在长期时效和持久过程中的组织稳定性

分别在700℃、760℃、800℃下对Haynes282合金进行长达10 000h的时效试验,在700~850℃、80~520 MPa的范围内对合金进行持久试验,采用扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜观察和分析了合金的显微组织,研究了合金在高温时效和持久过程中的组织稳定性.结果表明:当Haynes282合金在760℃以下温度时效时,其γ′相长大较慢,在800℃下时效时,γ′相长大较快;在700℃、760℃、800℃下,时效时间超过1 000h后,冲击性能均下降较快;在800℃长期时效及850℃持久试验过程中,晶界和晶内会析出针状或长条状富Mo的μ相,且发生MC碳化物退化.     

先进超超临界燃煤电站用Haynes282合金焊接工艺

本文介绍了700℃先进超超临界燃煤电站研发中的一种候选材料Haynes282合金,通过试验确定了其小口径无缝管对接接头手工钨极氩弧焊、热丝TIG焊的焊接工艺要点及焊接接头常温力学性能。     

四种锅炉管材料650℃/26MPa的蒸汽氧化研究

研究了S30432、TP347H、TP310HCbN和T91钢4种锅炉管材料在650℃/26MPa超临界水蒸气中的氧化行为,氧化1 500h后,采用增重法测量试样单位表面上的质量变化,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征.结果表明:4种材料氧化情况差异显著,其抗蒸汽氧化性能很大程度上取决于合金中Cr元素的含量;4种材料都形成了双层氧化膜结构,包括内层富Cr尖晶石型氧化物及外层铁氧化物(Fe3O4或Fe3O4+Fe2O3);氧化膜中形成的孔洞会成为阳离子由材料基体向氧化膜/蒸汽界面扩散,以及氧和水分子由氧化膜/蒸汽界面向金属基体扩散的快速通道,使氧化速率加快;S30432、TP347H及TP310HCbN氧化膜的剥落机制可用屈曲模型解释,T91钢氧化膜的剥落机制可用楔入模型解释.     

基于Fe_3O_4的化学链制氢动力学特性

针对Fe3O4化学链制氢和CO2分离过程,研究了Fe3O4在CO气氛下还原以及铁在水蒸气下氧化的动力学特性.用Coats-Redfen单升温速率积分法、Ozawa组合升温速率法和lnln恒温分析法对反应机理进行了探讨,并计算了动力学参数.热重数据计算结果表明:在CO和N2体积分数分别为5%和95%时,还原反应属于一级反应,750～900,℃时反应活化能为112,kJ/mol;在CO、CO2和N2体积分数分别为42.9%、14.3%和42.8%时,还原反应可用Jander扩散模型描述,750,～950,℃时反应活化能为49.828,kJ/mol;经Ozawa法验证,加入CO2后的还原反应活化能明显降低.铁与水蒸气的氧化反应接近二维核生长模型,反应活化能较低,为29.633,kJ/mol,且随着温度升高,反应速率常数增大.     

低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规律,外层疏松层氧化物Fe_3O_4+Fe_2O_3与内层氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落;低温包埋渗铝后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能;Al_2O_3氧化膜具有较慢的生长速度,因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al_2O_3带来的消耗,而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe_3Al相,从而降低Al浓度梯度。     

我国700℃超超临界锅炉过热器管用高温合金选材探讨

简要介绍和比较了国内外700℃超超临界电站过热器和再热器管候选材料GH2984、Haynes 230、CCA 617、Nimonic 263、Inconel 740及其改型合金Inconel 740H的组织、持久强度和耐腐蚀性能等研究结果,对几种材料的强度、耐腐蚀性能、工艺性能和使用经济性进行了分析,并阐述了中国在发展700℃超超临界燃煤电站时锅炉用高温合金的选择.结果表明：Inconel 740H合金具有的持久强度最高、耐蚀性能最好,工艺性能和使用经济性良好,比Inconel 740合金具有更好的长期组织稳定性,它应是中国700℃超超临界锅炉过热器和再热器首选的管材;针对700℃超超临界机组用关键材料,提出了尽早开展自主研制,实现关键材料国产化的建议.     

H2O和SO2在NH3选择性催化还原NOx过程中的影响

在连续流动固定床反应器上利用氨气作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化荆的选择性催化还原氮氧化物的反应进行了实验研究,分析了水蒸气和硫氧化物对脱除氮氧化物的影响.试验结果表明,气体组分中含水蒸气对SCR低温活性具有一定抑制作用;水蒸气的存在在较高温度时对氨直接氧化为氮氧化物也具有抑制作用,这间接提高了高温段的氮氧化物脱除效率.150℃～500℃时气体组分中舍有硫氧化物可以提高SCR活性,氮氧化物脱除率在无、有硫氧化物的条件下由最高94%提升至98%.气体成分中同时含水蒸气和硫氧化物的情况下,在150℃～240℃SCR活性有较明显的提高,在350℃～500℃温度范围内对氮氧化物脱除率也存在一定的促进作用,但在低温时有硫酸铵盐结晶物质生成.     

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.     

GH4169热辅助切削过程分析

高温合金GH4169作为典型的难加工材料具有切削力大、刀具磨损严重等特点.热辅助切削是一种利用外部热源降低工件强度、减小切削力改善切削性能的有效方法.基于有限元方法分析了不同热辅助温度对GH4169切削过程的影响规律,结果表明:热辅助温度越高,切削力越小,越容易产生带状切屑,表面残余拉应力越小,表层残余压应力越大.     

镁在水蒸气中高温氧化的动力学特性

对镁在水蒸气中着火前的高温氧化特性和机理进行了研究.发现水蒸气中镁的高温氧化反应可以分为3个阶段:在400℃前基本不发生反应;高于400℃后为高温氧化阶段,属于表面反应;在大约500℃后可能出现气相反应,继续加热可能出现着火和燃烧.通过实验和理论分析研究了内、外扩散速率和化学反应速率量级,明确了化学反应速率是该过程的速率控制步骤.在对镁高温氧化模型进行分析的基础上,计算了镁在水蒸气中高温氧化阶段的动力学参数.     

缸内废气中不完全氧化产物对汽油机HCCI着火的影响

均质压燃(HCCI)着火受控于化学反应动力学,缺乏直接调控手段,是HCCI研究核心之一.废气重压策略是实现汽油机HCCI的一种有效手段,废气除了加热、稀释等作用,其中存留的不完全氧化产物影响着火前化学反应动力学过程,改变HCCI着火时刻.为研究缸内实际残留不完全氧化产物对HCCI着火的影响规律和机制,根据缸内气体取样分析结果,利用汽油替代燃料详细氧化机理开展化学反应动力学仿真分析.结果表明:醛类、醇类和炔烃有较强的促进HCCI着火能力,甲烷则表现一定的抑制作用;考虑实际缸内各物质摩尔分数,在所研究工况下,CH2O、C2H2和C2H4对促进着火贡献最大,各不完全氧化产物对HCCI着火的协同影响近似等于各物质单独影响的简单叠加.     

TBCs粘结层抗高温氧化行为研究

该文采用超音速火焰喷涂方法,在镍基高温合金基体上制备NiCoCrAlTaY粘结层,通过XRD、SEMi析方法,研究了相同温度不同氧化时间粘结层的抗高温氧化行为及氧化机理,分析计算得到粘结层的氧化动力学规律,最后总结了控制TGO生长的方法。分析表明：TGO的生长使粘结层Al元素贫化,Ni、Cr元素氧化产生复杂的尖晶石类金属氧化物,是粘结层抗氧化性能降低的根本原因,为热障涂层的结构设计及优化提供了依据。     

镍基合金263、282在超700℃燃煤锅炉烟气中腐蚀行为研究

研究商用镍基合金材料263和282在700～800℃模拟燃煤锅炉烟气环境中的腐蚀行为。计算腐蚀前后镍基合金的质量变化,采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)分析腐蚀合金的微观形貌。结果表明：镍基合金的腐蚀行为包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和硫酸盐腐蚀3种机制;腐蚀速率主要受硫酸盐腐蚀控制,熔融的硫酸盐共熔体对镍基合金造成全面腐蚀,合金基体以近似恒定的速率持续被溶解,合金的失重量随温度升高呈现先增加后降低的趋势;同时,硫元素向基体内部扩散并引起局部硫化,低熔点金属硫化物发生熔融,可能导致合金内裂纹的生成和生长;温度升高显著加剧了镍基合金的硫化腐蚀。     

750 kV线路导线截面及其分裂形式研究

结合我国第一条高海拔750 kV线路的设计,以及国内外导线选型及电磁环境要求,介绍了导线截面及分裂形式对750 kV单回线路各种导线的电磁环境、电气特性、机械特性和工程经济性等方面影响的规律,综合考虑技术性和经济性,推荐了750 kV输变电示范工程官亭-兰州东线路工程的导线方案.     

750 kV输变电工程关键技术及科研成果的应用分析

在分析我国目前最高电压等级750 kV输变电示范工程建设的技术难点和特点的基础上,研究了利用科研成果中的技术创新在工程设计、设备制造、施工及验收中的应用,为后续750输变电工程和国家电网特高压输变电工程的建设提供了技术参考.     

750 kV同塔双回交流输变电工程防雷保护研究

研究了750 kV线路雷电性能及750 kV变电所和开关站雷电侵入波过电压,指出造成750 kV线路雷击跳闸的主要原因是绕击。建议增加地线间距和提高绝缘子串绝缘水平以减小跳闸率。通过对兰州东变电所雷电侵入波的计算分析和变电所的特点,提出2种相应的MOA布置方案,并验证了绝缘选择的安全裕度,得出2种方案均可以满足防雷要求。     

典型生物质及木质素水蒸气气化制富氢合成气的试验研究

选取稻壳、木屑、小麦秸秆及玉米秸秆四种典型生物质及木质素，以管式炉为反应器，将每种实验样品3 g放入陶瓷方舟，通入0.4 MP、150℃的水蒸气，流量为3 g/min,选取550℃、650℃、750℃、850℃、950℃进行水蒸气气化实验，探究典型生物质水蒸气气化产物、热值及固体转化率随温度变化规律。实验结果表明：木屑产生H₂含量在750℃可达60.17%。提高水蒸气气化温度可以有效降低CH₄含量，提高H₂的体积分数。在实际工程应用时，如果要获得较高的氢气纯度，温度至少在750℃以上；如果使可燃气含量最高时，建议将温度控制在750℃左右。