核电站蒸汽发生器传热管用Inconel合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了核电站蒸汽发生器传热管用合金材料在模拟压水堆一回路水环境中形成的腐蚀氧化膜,首次获得了原位振动光谱。Inconel 600合金的拉曼谱中存在3个峰,540 和610 cm^-1拉曼峰源自于表面生成的Cr₂O₃氧化膜,670 cm^-1峰对应于表面生成的FeCr₂O₄尖晶石产物,随着电位的增加,670 cm^-1峰的相对强度显著增强。Inconel 690合金的表面氧化膜由Cr₂O₃构成,不含NiO或尖晶石成份。Inconel 600合金发生应力腐蚀开裂 (SCC) 的敏感性与其表面氧化膜的变化存在关联性。Inconel 690合金尚未发现SCC现象,这与其表面生成的稳定的氧化膜有关。     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

协同获得两类特殊晶界对Inconel 617合金高温氧化行为的影响

以Inconel 617合金为研究对象,通过形变控冷处理工艺协同引入两类特殊晶界,分析晶界特征对合金抗高温氧化性能的影响。结果表明：采用形变控冷处理,可将Inconel 617合金中的Σ3ⁿ晶界比例提升至70%以上;同时,获得平均振幅为0.83μm、平均波长为15.98μm的锯齿晶界,锯齿晶界的形成与晶界析出Mo₆C和Cr₂₃C₆型碳化物钉扎晶界有关。协同获得两类特殊晶界可有效改善合金的抗高温氧化性能,表现为显著降低基体表面Cr₂O₃氧化层厚度以及基体中Al₂O₃沿晶界的分布深度;这主要是由于Σ3ⁿ晶界、锯齿晶界以及非连续的平直随机晶界网络可有效抑制Cr和O元素沿晶界扩散。     

Inconel 718及其渗铝涂层在Na2SO4+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na₂SO₄+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明：基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr₂O₃和Fe₂O₃组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al₂O₃膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。     

Inconel 740H合金在模拟煤灰/烟气中的抗腐蚀性研究

针对用于超超临界锅炉过热器管的镍基高温合金Inconel 740H,在750 ℃及合成烟气的条件下,研究了涂刷合成煤灰试样和无涂刷试样累计3000 h的腐蚀情况。利用XRD、EDS和SEM对试样的表面和截面进行了分析。结果表明,涂刷合成煤灰试样的腐蚀分为两个阶段,开始在表面生成Cr₂O₃保护膜,随时间的延长氧化膜被硫酸盐溶解,腐蚀程度较重。无涂刷试样的腐蚀为一个阶段,即氧化和硫化腐蚀。     

扩散路径分析模型及其在镍基合金高温水氧化研究中的应用

针对Inconel 600和Inconel 690合金在高温高压水环境中生成的腐蚀氧化膜,提出了扩散路径分析模型,阐明了氧化膜微观结构及其形成机理。基于氧化膜成分、合金成分、以及环境因素,构建了Inconel 600及Inconel 690合金的Ni-Cr-H_2O三元相图。Inconel 600合金高温高压水腐蚀的扩散路径表明,其氧化膜由内层Cr_2O_3与外层FeCr_2O_4尖晶石构成。通过Inconel 690合金高温高压水腐蚀的扩散路径分析可知,氧化膜由单一的Cr_2O_3构成。扩散路径分析结果表明,在Inconel 600氧化膜中,O~(2-)比Cr~(3+)具有更高的扩散速率,而在Inconel 690氧化膜中,O~(2-)的迁移率较低,所受阻力较大,从而使得Inconel 600和Inconel 690合金氧化膜呈现出不同的微观结构。     

激光选区熔化Inconel 718合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化、Mott-Schottky和X射线光电子能谱等测试技术研究了激光选区熔化增材制造Inconel 718合金（SLM Inconel 718）在0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并与商用轧制Inconel 718合金（R Inconel 718）进行对比。结果表明,SLM Inconel 718合金与R Inconel 718合金均发生点蚀,SLM Inconel 718合金的点蚀优先发生在熔池边界和孔隙部位。相比R Inconel 718合金,SLM Inconel 718合金的活性更低、腐蚀速率更小、耐蚀性能更优,其主要原因在于：SLM Inconel 718合金表面生成的钝化膜中多孔NiO的含量更低,致密Cr₂O₃的含量更高,钝化膜更加致密,并且钝化膜的载流子密度更低,因此,SLM Inconel 718合金的钝化膜保护性能更好,耐蚀性能更优。     

Inconel 718合金在580℃下水蒸气环境中的氧化行为及摩擦学性能

通过高温氧化和高温摩擦试验研究了Inconel 718合金在580℃动态纯水蒸气环境中的氧化行为及高温摩擦学性能。结果表明：Inconel 718合金在580℃动态纯水蒸气环境中的氧化动力学曲线遵循两阶段直线规律;与在干燥空气中不同,Inconel 718合金在高温水蒸气中获得的氧化产物粗大,且有网状裂纹存在,但二者成分类似,主要由NiFe₂O₄和少量的NiO,Cr₂O₃和Fe₂O₃组成。随摩擦载荷增加,Inconel 718合金在580℃时的摩擦系数逐渐减小,而磨损率逐渐增加;其在2 N载荷下的磨损机制主要为粘着磨损,而在高于5 N载荷下的磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。     

添加Ti对Fe22Cr5Al3Mo合金在500℃过热蒸汽中腐蚀行为的影响

利用真空非自耗电弧炉熔炼了3种Fe22Cr5Al3Mo-xTi （x=0、0.5、1.0,质量分数,%）合金,在静态高压釜中进行500℃、10.3 MPa过热蒸汽的腐蚀实验。采用XRD、OM、FIB/SEM、EDS和TEM观察分析腐蚀前后样品的显微组织、晶体结构和成分。结果表明,3种合金腐蚀不同时间形成的氧化膜均发生了分层现象,氧化膜外层均为Fe₂O₃,中间层均为hcp-Cr₂O₃,内层均为Al₂O₃;在靠近氧化膜和合金界面处的Al₂O₃膜中存在α-（Fe,Cr）。0Ti、0.5Ti和1.0Ti合金的Cr氧化膜厚度与氧化膜总厚度的比值（R）遵循R_0.5Ti>R_1.0Ti>R_0Ti,这说明与0Ti和1.0Ti相比0.5Ti合金的耐腐蚀性能最优。添加Ti可抑制合金中Cr₂₃C₆第二相的析出,降低合...     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-COCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面上要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

Analysis of Oxides Formed on the Surface of the Alloy 690 in Hydrogenated Supercritical Water

The oxides formed on the surface of the alloy 690 in hydrogenated supercritical water at 400℃ for 1000 h were investigated using scanning electron microscopy,transmission electron microscopy,scanning transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy.The oxides on me surface of the alloy 690 exhibited multi-layer structure:an outer layer consisted of granular crystallites(NiO and NiFe_2O_4) and a compact inner layer(spinel and Cr_2O_3).Chemical analysis indicated that the outer layer was enriched in nickel but depleted in chromium,whereas the inner layer was enriched in chromium and iron but depleted in nickel.The inner layer was also characterized as layered structure by Fe-rich spinel on top of continuous Cr_2O_3 layer.Besides,Cr_2O_3 nodules were readily observed at the oxides/alloy interface.     

C-ring stress corrosion test for Inconel 600 and Inconel 690 sleeve joint welded by Nd:YAG laser

C-ring stress corrosion test for Inconel 600 and Inconel 690 sleeve joint welded by Nd:YAG laser were carried out to evaluate the applicability of the technique in the repair of heat exchanger tube of nuclear power plant. Corrosion test were carried out mainly in caustic solution. The applied stresses range between 207 and 414 MPa at 348 °C and the corrosion time is between 1624 and 4877 h. The experiment also has been done in primary water with one condition (379 MPa, 2931 h), and in sulphate solution with one condition (414 MPa, 1624 h). Stress corrosion cracking (SCC) was observed in the welded specimens immersed in sulphate and caustic solution but SCC was not observed in primary water. The length of SCC is related to corrosion time and applied stress. The length of SCC increases linearly with increasing corrosion time. SCC propagates as intergranular from base metal towards the weld of Inconel 690. Weld part of Inconel 690 appears to posses better resistance to SCC than base metal of Inconel 690 in caustic environment.     

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀（AIP）技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层（普通涂层）和（Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY）复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐（Na₂SO₄+K₂SO₄和Na₂SO₄+NaCl）热腐蚀行为.结果表明:高温（900℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al₂O₃,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al₂O₃膜的形成和修复.低温（700℃）热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr₂O₃,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.     

309SMOD奥氏体耐热不锈钢的高温氧化行为

采用增重法分析了309SMOD奥氏体不锈钢板材在不同温度下的氧化行为,获得了该钢高温氧化的抛物线动力学曲线,利用SEM、EDS及XRD对氧化物的形貌和物相进行了分析。结果表明,800 ℃氧化物形貌为板状和块状,900 ℃、1000 ℃的氧化物主要为尖晶石颗粒。309SMOD奥氏体不锈钢表面由于高温氧化生成具有3层结构的混合氧化物膜,最外层结构为MnCr₂O₄和FeCr₂O₄,次外层结构的氧化物为Cr₂O₃,最内层结构的氧化物为SiO₂,这种结构的氧化膜使得309SMOD奥氏体不锈钢具有良好的抗高温氧化性能。     

超级奥氏体不锈钢AL-6XN在超临界水中的腐蚀行为

研究了超级奥氏体不锈钢AL-6XN在500℃,550℃和600℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为,通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的显微形貌、组织结构与成分分布。结果表明,氧化膜为双层结构,氧化膜中含Fe₃O₄, Cr₂O₃,Fe₂O₃和FeCr₂O₄相。AL-6XN在超临界水中氧化膜存在脱落现象,脱落程度随温度升高而加剧。     

Effect of chloride ions on 316L stainless steel in cyclic cooling water

The effect of Cl^- on the 316L stainless steel in simulated cooling water has been studied using polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Mott-Schottky plot and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Cl^- concentrations vary from 200 to 900 mg/L. Results reveal that the corrosion resistance increases with the decrease of Cl^- concentration in simulated cooling water. The increase of Cl^-concentration leads to the shift of the corrosion potential towards the positive direction. Mott-Schottky curves show that in the passive film, Cr₂O₃ and FeO at the inner layer exhibit P-type but Fe₂O₃ and CrO₃ (CrO₄^2-) N-type semiconductive properties. The SEM/EDX data demonstrate that elements such as Fe, O, C, Si and Cl as well as the presence of calcium and aluminum are presented on the surface of the metal.     

P91和Super304H钢表面涂覆NaCl在高温水蒸汽中的腐蚀行为

在海洋性大气中,沉积在金属构件表面的NaCl在高温环境中可能导致金属加速腐蚀。在600 °C NaCl和水蒸汽环境中,研究了P91钢和Super304H钢的腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,P91钢和Super304H钢均表现为失重,受到严重腐蚀。样品表面的腐蚀产物层中有大量裂纹和孔洞,导致腐蚀产物大量剥落。P91钢表面腐蚀产物主要由Fe₂O₃组成。Super304H钢由 (Fe,Cr,Ni)₃O₄和NiO组成。由于Cr₂O₃膜在NaCl和高温水蒸汽中受到严重破坏,两种合金均遭到严重腐蚀,含Cr量较高的Super304H钢比P91钢腐蚀更严重,且有明显的晶间腐蚀发生。