超临界水氧化环境下合金腐蚀研究进展

超临界水氧化(SCWO)技术是近年发展起来的处理有机难溶废物的安全、经济、高效的新兴技术.本文简单阐述了SCWO反应的工作原理和流程,介绍了几种合金在SCWO环境下腐蚀性能的研究情况,通过比较可以看出经过晶界工程处理的镍基合金在SCWO环境下有较好的抗腐蚀性能.同时为我国在抗腐蚀合金研究方面的工作给出了建议.     

锆合金在550℃，25MPa超临界水中的腐蚀行为

选用了Zr-4，N18（NZ2），N36（NZ8）和M5等4种比较典型的锆合金，在口相水淬及变形后，经过580℃，5h和650℃，2h的热处理，用静态高压釜腐蚀试验研究了锆合金样品在550℃，25MPa超临界水中的耐腐蚀性能。结果表明，4种合金样品的耐腐蚀性能差别明显，Zr-4合金会发生疖状腐蚀，而含Nb的N18（NZ2），N36（NZ8）和M5是均匀腐蚀。获得数量多，分布均匀的纳米尺度的第二相颗粒，对改善锆合金在超临界水中的耐腐蚀性能是有利的，但远不如合金成分的影响巨大。调整合金成分是改善锆合金耐超临界水腐蚀性能的主要途径。     

不锈钢及镍基合金在亚临界水环境中的腐蚀

研究了两种不锈钢和两种镍基合金在模拟超临界水法快速降解废旧塑料制品环境中的耐腐蚀性，采用SEM观察表面腐蚀形貌．实验结果表明，4种材料在320℃去离子纯水和0．1MOl／L的NaCl介质溶液中，经过96h暴露实验，均匀腐蚀增重率由高到底的顺序均分别为：304L，AL6XN，Inconel718，Alloy671．Cl-离子的出现显著加剧了304L和AL6XN的均匀腐蚀，且导致轻微点蚀；对两种镍基合金的均匀腐蚀影响较轻，但导致Inconel718发生明显点蚀，而Alloy671材料表现出良好的耐蚀性，用EDXS和XPS分析，发现Inconel718发生严重的Ni选择性溶解腐蚀，Alloy671表面的Cr2O3对材料起到了良好的保护作用．Alloy671可用作高压釜反应器的制造材料     

一种镍基高温合金在850℃和950℃的氧化行为

利用热重分析法及x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM／EDX）等手段，研究一种镍基高温合金在850℃和950℃的高温氧化行为．结果表明，氧化动力学曲线遵循抛物线规律，随着氧化时间的延长，氧化增重变得缓慢．在850℃和950℃时氧化膜由三层组成，外层为复杂氧化物和尖晶石化合物等，中间过渡层和内氧化层均为Al2O3氧化过...     

镍基合金Inconel617B在700℃超临界水环境中的氧化行为研究

开展了镍基合金 Inconel617B 在 700 ℃/25 MPa 超临界水环境氧化实验研究。利用电子天平、SEM、XRD、XPS 以及 AFM 对金属氧化动力学、氧化膜微观形貌、物相成分进行了分析。结果表明：700 ℃时镍基合金 Inconel617B 的氧化动力学介于抛物线和直线规律之间。氧化物主要为 NiO、NiCr₂O₄以及 Cr₂O₃,同时存在少量的Ni(OH)₂、CoO以及Ti O₂。随着氧化时间的增加,氧化膜物相发生变化。三维形貌观察表明,氧化膜的生长源于金属离子的向外扩散。     

核级不锈钢和铁素体-马氏体耐热钢在400℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为

利用腐蚀增重法,XRD,Raman光谱和SEM研究了核级304不锈钢和铁素体-马氏体耐热钢P92在400℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为.结果表明,2种材料都以均匀腐蚀为主,增重曲线遵循幂指数规律.304不锈钢的腐蚀增重比P92钢低近一个数量级,其氧化膜很薄,局部存在少量的疖状腐蚀.氧化膜主要由Cr_2O_3,α-Fe_2O_3,Fe_3O_4和尖晶石结构氧化物组成.P92钢的氧化膜主要由α-Fe_2O_3,Fe_3O_4和尖晶石结构氧化物组成,表层主要含α-Fe_2O_3.延长腐蚀时间.P92钢表面氧化膜在超临界水中溶解,导致氧化膜形貌由致密的多面体颗粒演化为相互连通的多孔网络结构.     

不锈钢及镍基合金在高温水中的腐蚀研究

为了开发超临界水氧化技术和超临界水电力技术,研究了五种不锈钢和一种镍基合金在192、292和392℃高温高压水中的耐腐蚀性。结果表明：在试验条件下,所有的合金都表现出某种程度的不稳定性,均匀腐蚀轻微,点蚀是主要的腐蚀形式。相比较而言,高合金不锈钢Sanicro28和镍基合金Ni825在该环境中表现出较好的耐蚀性。     

超临界水氧化技术及其环境中材料的腐蚀研究现状

超临界水氧化（SCWO）技术是近年发展起来的处理有 机难溶废物的安全高效的新技术.本文在阐述超临界水的物理、化学性质基础上,介绍了SC WO技术的工艺流程及实验系统设计,并对限制SCWO技术大规模产业化进程的关键技术问题及 世界范围内开展的SCWO环境化学动力学、材料腐蚀机理及监测技术等方面的研究动态进行了 分析,并对我国的SCWO技术研究未来发展方向提出了建议.     

铁素体-马氏体P92钢在600 ℃/25 MPa超临界水中的氧化特性

针对超超临界机组典型用钢铁素体/马氏体P92钢在600 ℃,25 MPa,溶解氧浓度分别为0,100和300 μg/L的超临界水环境中进行了氧化实验研究。结果表明：氧化层为典型的双层结构,外层为富Fe的Fe₃O₄,内层为富Cr的Fe-Cr尖晶石氧化物;不同于550 ℃超临界水环境的氧化结果,氧化膜在氧化初期就产生了裂纹;溶解氧浓度为300 μg/L条件下的氧化试样,内层氧化物与基体之间产生明显的裂缝。并讨论了溶解氧对氧化增重和裂缝形成的影响。     

GH3535合金700℃恒温氧化行为研究

利用增重法,研究了GH3535合金在700℃/700 h下的恒温氧化行为。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和同步辐射荧光(SRXRF)分析技术研究了GH3535合金高温氧化膜的氧化动力学、形貌及氧化物的组成。结果表明,GH3535合金在700℃/700 h氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度为5μm左右,无内氧化现象发生。700℃下,GH3535合金属于完全抗氧化等级。合金表面生成的氧化膜成分以Ni O、Cr2O3、Ni Cr2O4和Ni Mn2O4为主。     

一种镍基合金在850℃和950℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM/EDAX)等手段,研究了一种镍基合金在850℃和950℃熔融Na Cl的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀期间,合金发生了高温氧化和热腐蚀行为;合金表面腐蚀产物分为3层,外层氧化物由Al2O3、Al Ta O4和Ni Cr2O4组成,中间层氧化物为Cr Ta O4、Ni WO4和WO3,而内层形成Al2O3内氧化物;且随腐蚀温度提高,合金表面的腐蚀层厚度及Al2O3内氧化层深度增加。     

Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽中的腐蚀行为

将添加不同Cu、Nb含量的Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽条件下腐蚀,用TEM和SEM研究合金腐蚀后生成氧化膜的显微组织。结果表明:添加Nb或Cu元素总含量较低时,Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽中会出现较严重的不均匀腐蚀。Zr-0.2Nb-0.2Cu和Zr-0.2Nb-1.0Cu合金表现出较好的耐腐蚀性能;Zr-0.2Nb-Cu合金中的Cu含量达到0.2%(质量分数)后,能够完全抑制不均匀腐蚀现象的发生,但在实验条件下继续提高Cu含量对其耐腐蚀性能的影响作用不大。锆合金腐蚀生成氧化膜中的微结构,特别是微孔洞、微裂纹等缺陷的形成与合金元素及第二相的氧化过程密切相关。Nb元素的存在会延缓Zr_2Cu相的氧化及其氧化物的扩散迁移,抑制氧化膜中裂纹的产生,延缓氧化膜中柱状晶向等轴晶形态的转变,从而提高含Cu锆合金的耐腐蚀性能。     

超临界水的应用及其环境中材料腐蚀的研究

介绍了超临界水特殊的物理、化学性质及其目前在化工、环境领域的应用状况,超临界水氧化法是一种很有前途的废物处理技术,在宇航、潜艇、环保等领域具有广泛的应用前景,但高温高压下设备的腐蚀是限制该技术推广应用的主要因素之一.在介绍超临界水的性质及其主要应用的基础上,简述了国内外超临界水中材料腐蚀的研究现状,为新型超临界水反应器的研究与开发提供一定的参考.     

Zr-Nb系合金在360℃/20 MPa溶氧水中的腐蚀行为

通过高温高压(360℃/20MPa)动态循环水回路系统,研究了在含1.5mg/L溶解氧的水中,Zr-Nb系合金(M5和E110)的早期腐蚀行为。利用透射电子显微镜(TEM)分析了两种锆合金氧化膜的显微特性,以及氧化膜/基体(O/M)界面特性和靠近界面处β-Nb相的腐蚀行为。结果表明:腐蚀60d后M5与E110合金表面的氧化膜厚度分别为3.2μm与2.1μm。M5合金的腐蚀已经发生转折,而E110合金的未发生转折。两种合金O/M界面处的结构有很大差异,在E110合金的O/M界面处存在ZrO过渡层,这与其氧化膜较慢的生长速率相关。两种合金中靠近O/M界面处的β-Nb相均被部分氧化,溶解氧(DO)可以加速β-Nb相的氧化。     

超临界水氧化系统腐蚀的研究进展

超临界水氧化技术(SCWO)是近30年发展起来的一种有机废弃物深度处理技术,与传统处理技术相比,具有明显的优势和广阔的应用前景。但运行过程中存在的设备腐蚀等问题严重制约着其推广与应用。为解决这一问题,国内外研究人员对SCWO过程的腐蚀机理及腐蚀控制方法进行了研究,以期从材料选择与结构优化两个方面控制SCWO设备的腐蚀。本文对国内外SCWO系统腐蚀研究的进展进行了综述,并对相关问题进行了讨论。     

Nb−Si基超高温合金在900℃下的氧化和热腐蚀行为

对Nb?Si基超高温合金在900℃ 下的氧化和热腐蚀行为进行研究.结果表明:合金的氧化和热腐蚀动力学均由初始的抛物线增长阶段和随后的线性快速增长阶段组成.在氧化的初始阶段(1～50 h),合金表面形成较薄且连续的氧化膜,而在随后的线性阶段,合金表面发生严重的"粉化"现象.合金经热腐蚀后,其线性增长阶段发生得更早,同时在...     

Zr-2.5Nb合金在550℃/25MPa超临界水中腐蚀时的氢致α/β相变

Zr-2.5Nb合金经a相水淬及冷轧变形后,再经过580℃/5 h和650℃/2 h的热处理,在静态高压釜中进行550℃/25 MPa超临界水腐蚀实验.用电子显微镜研究了腐蚀前、后合金基体的显微组织.结果表明在550℃/25 MPa超临界水中腐蚀到一定程度后,合金基体内会形成氢稳定的β-zr相,同时合金元素Nb扩散进入该相,形成富Nb/H的β-Zr相.该相在降温过程中发生分解,形成ZrHx、α-Zr和Nb含量不同的Zr-Nb相组织.     

超临界水氧化城市污泥中316L不锈钢的腐蚀行为

采用间歇式超临界水氧化装置,对316L不锈钢网状试样和块状试样在超临界水氧化处理城市污泥环境中的腐蚀特性进行了研究。结果表明,试样的腐蚀程度随氧化系数的提高而加剧,碱性条件下网状试样表面有富含Mo和Ni的丝状无机盐生成。与网状试样不同,块状试样在高氧化系数和酸性条件下均表现出点蚀形貌,在酸性条件下腐蚀速率最高达0．17...