Super304H钢在含1.5％SO2模拟烟气中的腐蚀行为研究

目的研究Super304H钢在650℃和700℃模拟烟气中的腐蚀行为和机理。方法将Super304H钢试样置于含SO2(体积分数1.5%)的模拟烟气中,间隔一定时间取出样品称量,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS分析不同腐蚀阶段的腐蚀产物形貌、成分和物相组成。结果腐蚀初期,Super304H钢在700℃下的腐蚀速率明显比650℃下的快,腐蚀过程中,腐蚀产物不断生成和剥落。650℃时,样品初期的主要成分为Cr_2O_3和Fe2O3,随腐蚀时间的延长,生成了Fe_3O_4;700℃时的腐蚀产物剥落更明显。腐蚀产物具有双层结构,主要由Fe2O3、Cr_2O_3、Fe_3O_4和少量(Ni,Cr)Fe_2O4、Cu Fe_2O4尖晶石类化合物组成,在腐蚀产物内层生成了硫化物。结论 Super304H钢在650℃和700℃含SO2(1.5%)的模拟烟气中,腐蚀产物不断生成和剥落,导致腐蚀加速。     

Super304H和HR3C奥氏体钢在模拟锅炉高硫气氛中的腐蚀行为

将Super304H、HR3C钢试样置于700℃下不同SO_2浓度(0.5%,1.5%)模拟气氛中,间隔一定时间取出样品称重,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM和EDS等测试技术对腐蚀产物成分、结构和形貌进行分析。结果表明:在高硫环境中HR3C钢比Super304H钢更耐蚀。Super304H钢的腐蚀产物主要由疏松的富铁氧化物,部分Cr、Ni的氧化物以及尖晶石类化合物和少量的硫化物组成;HR3C钢的腐蚀产物主要为Cr_2O_3和铁的氧化物以及少量硫化物。随着SO_2浓度升高,腐蚀层增厚,腐蚀产物中局部出现S富集,加速了合金腐蚀。     

Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性研究

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super304H钢和TP304H钢的再活化率在同一个数量级上.Super304H钢和TP304H钢组织中都没有明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,因此二者具有优良的耐晶间腐蚀性能.     

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。     

锅炉用Super304H钢的腐蚀性能研究

从钢材化学成分的角度出发,通过改变钢中Nb、C元素含量,开展了锅炉用钢材腐蚀性能研究。结果表明,Nb、C元素含量对钢材晶间腐蚀性能影响较大,当Nb/C比大于7.8时,可以保证Nb(C,N)充分析出,有利于提高锅炉用钢材的抗腐蚀性能。     

Super304H奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能

对Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃进行高温氧化试验,结合氧化动力学规律去研究Super304H奥氏体不锈钢的氧化机理。结果表明,Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃氧化质量增加曲线遵循抛物线规律,在750～800℃时60 h以内氧化质量增加趋势最明显,100 h后质量增加高达0.005 mg·mm^-2。在550～750℃逐渐生成致密的氧化膜,主要由Cr₂O₃和Fe_3-xCr_xNiO₄混合氧化物和少量CuCrMnO₄构成。升高温度会促进Cr的选择性氧化,使得Cr₂O₃保护膜开裂,800℃时暴露出的Fe基体与氧原子反应生成瘤状Fe₃O₄,氧化膜厚重并伴有剥落现象。应变速率为3.2×10^-4 s^-1时,不锈钢的抗拉强度随氧化温度升高而降低,600℃的抗拉强度最大,达350 MPa; ...     

时效温度对Super304H钢析出相的影响

利用扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射和透射电镜研究了新型奥氏体耐热钢Super304H在高温时效条件下析出相的变化.结果表明,Super304H钢经700～1250℃时效后,组织中出现4种析出相:Nb(C,N)、富Cu相、M_(23)C_6和NbCrN.随时效温度的不同,析出相发生析出或溶解的变化,同时它们的形态、分布和数量随温度变化呈现出不同的变化规律,其中M23C6在700～900℃主要沿晶界析出,这将会降低钢的高温蠕变强度及抗晶间腐蚀性能.     

Super304H钢600℃时效的组织和韧性

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,通过冲击试验,研究了Super304H钢在600℃时效条件下的微观组织和韧性。结果表明,Super304H钢在600℃时效条件下基体组织均是单一奥氏体相,析出相主要由Nb(C,N)、富Cu相和M23C6组成;时效时间不同,析出相的数量、形态和分布不同。其中M23C6沿晶析出是引起时效Super304H钢发生脆化的主要原因,且冲击吸收能量下降幅度与晶界上M23C6数量有关。     

锅炉用钢的焊接与热腐蚀性能试验研究

在腐蚀介质为Na Cl∶Na_2SO_4=1∶2、热腐蚀温度为650℃条件下,对锅炉用Super304H、TP347H和HR3C不锈钢焊接接头进行了模拟锅炉实际工作环境的热腐蚀试验,研究了腐蚀温度和时间等对焊接接头不同区域抗热腐蚀性能的影响,并对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析。结果表明,对比3种锅炉用钢焊接热影响区的热腐蚀增重率可见,TP347H锅炉钢热影响区的热腐蚀增重率最小,其次为Super304H锅炉钢,而HR3C锅炉钢热影响的耐热腐蚀性能最差;Super304H焊接接头、TP347H焊接接头和HR3C焊接接头的腐蚀区域宽度分别为48、38和88μm,腐蚀区形态疏松且存在明显腐蚀孔洞。     

Super304H钢600℃时效后的组织变化

利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X-射线衍射仪研究了Super304H钢在600℃时效条件下的组织变化规律。结果表明,Super304H钢在600℃时效条件下基体组织均是单一的奥氏体,析出相主要由Nb（C,N）、富Cu相和M23C6组成。时效时间不同,析出相的数量、形态和分布不同,随时效时间的延长,Nb（C,N）析出量缓慢增加,而M23C6析出初期快速增加,300 h后析出量变缓。     

超超临界锅炉用钢Super 304H的焊接工艺

Super 304H钢是奥氏体型的超超临界锅炉用钢。通过分析Super 304H钢的焊接性能,选用NIBAS70/20-1G焊丝来焊接试板,并评定其焊接工艺。为保证焊接质量,提出坡口打磨、全程持续充氩保护、控制热输入、坡口内加丝等工艺措施来防止出现未熔合、内凹等缺陷,试验数据及工程实践均证明,选用NIBAS 70/20-1G焊丝的钨极氩弧焊工艺可保证Super 304H钢焊接接头的综合力学性能符合要求。     

新型奥氏体不锈钢Super304H焊接工艺评定

Super304H是奥氏体锅炉用钢,针对Super304H钢的焊接特点,采用全程根部充氩的手工钨极氩弧焊、Thermanit 617焊丝、110～120A的焊接电流、100～150℃的道间温度的焊接工艺进行试板焊接.试验结果证明,该工艺可保证Super304H钢焊接接头的综合力学性能符合要求.     

时效温度对Super 304H钢焊缝金属组织和韧性影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析等方法并通过冲击试验,研究了时效温度600~700℃,500 h时效条件下Super 304H钢焊缝金属的组织和冲击韧性变化.结果表明,焊缝金属组织均为γ＋析出相,焊态焊缝组织中主要析出相种类为Nb（C,N）和富铜相,时效组织中析出相种类又新增加了M23C6;随时效...     

Super304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super 304H钢焊接接头焊缝和母材的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super 304H钢焊缝和母材均呈现出较低的晶间腐蚀倾向.进一步用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电镜研究了它们的微观组织结构,焊缝和母材均为单一的奥氏体组织+少量析出相,二者都未探测到明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,但是焊缝金属因与母材合金元素等存在差异,导致其在H2SO4和KSCN溶液中的耐晶间腐蚀性能稍好于母材.     

时效温度对Super304H钢组织和韧性的影响

通过对时效条件下Super304H钢的微观组织分析,研究了Super304H钢组织变化对韧性的影响。结果表明：Super304H钢在600～700℃的时效温度范围内,随温度升高组织中析出相数量不断增加,但不同析出相的数量增加趋势不同,Nb（C,N）的数量呈缓慢增加趋势,而M23C6的数量先快速增加然后增加幅度趋缓。随M23C6析出量增大,冲击功相应降低,因此M23C6沿晶析出应是Super304H钢时效脆化的主要原因。     

新型奥氏体耐热钢HR3C的焊接

随着超超临界(USC)机组的发展,一批高热强性、高抗腐蚀性的新型耐热钢材料被广泛应用。通过研究HR3C材料性能和进行焊接工艺试验,从而初步确认该材料的焊接性与TP347H材料的焊接性相近。针对HR3C材料在焊接过程中存在的主要问题,从坡口形式的选择、焊前清理与焊接过程的保护、焊接材料的选择、焊道布置、预热温度与层间温度的控制、采用适当的焊接操作技术等多方面考虑并制定可行的焊接工艺,从而保证焊接质量。     

电站锅炉用HR3C新型奥氏体耐热钢的激光焊接

超(超)临界电站锅炉用新型铁素体、奥氏体耐热钢对传统焊接技术提出了挑战.激光焊接技术作为一种可靠高效的先进焊接方法,为此类钢的焊接提供了经济可行的解决办法.采用窄间隙激光填丝焊接技术,研究了10 mm厚HR3C新型奥氏体耐热钢管的激光焊接性,并对接头显微组织及高温持久强度进行了分析.试验采用3 500 W Slab CO2激光器,填充焊丝为T-HR3C.结果表明,通过优化激光焊接工艺参数,可以获得X射线探伤和渗透检验合格的焊接接头;焊缝具有明显的沿中心对称形态,以细小的柱状晶为主,混夹着少量细小的等轴晶;热影响区晶粒没有明显长大,焊缝与母材的显微硬度相当,没有明显的软化区;焊态下的激光焊接接头高温持久强度较固溶处理的热丝TIG焊接头有明显提高.     

304NG奥氏体不锈钢在超临界水环境中的腐蚀行为

采用腐蚀增重法研究了304NG奥氏体不锈钢在550~650℃/25 MPa的超临界水(SCW)中的腐蚀行为。使用SEM和EDS分析了材料的氧化动力学、氧化膜表面形貌、氧化膜截面形貌和合金元素分布。结果表明:304NG奥氏体不锈钢在SCW中的腐蚀增重服从抛物线生长规律;在550℃的SCW中具有较好的抗腐蚀性能,当温度升高到650℃时,腐蚀增重速率急剧升高;304NG奥氏体不锈钢在SCW中腐蚀初期形成薄而致密的氧化膜,之后则会出现疖状腐蚀,并且腐蚀岛的尺寸随着腐蚀时间的延长而逐渐增大,650℃时尤为明显;腐蚀生成的氧化膜形态为典型的双层结构。     

时效粗、细晶Super304H钢的第二相析出行为及力学性能

采用预变形后固溶处理的方法制备了粗晶Super304H钢试样,对比研究了粗、细晶Super304H钢试样在700℃时效过程中的第二相析出行为及力学性能。结果表明：时效过程中,细小MX相与富Cu相颗粒主要分布于奥氏体晶内,奥氏体晶粒尺寸对其析出行为影响不大。粗晶Super304H钢中的M₂₃C₆相颗粒择优沿奥氏体晶界析出,长大速率大,时效1200 h后,呈连续网络状分布。随着时效时间的延长,粗、细晶Super304H钢试样的室温及高温拉伸强度先上升后下降,最终趋于稳定,断后伸长率单调下降。时效态粗晶Super304H钢试样的室温、高温拉伸力学性能,尤其是塑性,均明显小于时效态细晶Super304H钢试样。     

Super304H耐热钢时效过程中的奥氏体晶粒长大及力学性能

对经过预变形和短时固溶处理得到的不同晶粒度Super304H管材进行750℃×129 h高温时效处理,以模拟Super304H钢管长时服役过程的奥氏体晶粒长大。采用OM、EBSD、TEM等测试手段表征了奥氏体晶粒晶界特征,探讨了时效过程中奥氏体晶粒长大机制;通过室温及高温拉伸测试研究了时效后不同奥氏体晶粒尺寸对Super304H钢力学性能的影响。结果表明,经预变形和短时固溶后,Super304H耐热钢管试样主要织构为<111>//RD(Rolling direction),时效过程中该取向的奥氏体晶粒以吞噬其他高畸变晶粒为代价进一步生长;经高温时效后,Super304H钢管试样室温、高温拉伸性能随着晶粒尺寸的增大均呈下降趋势,伸长率随晶粒尺寸增大下降明显。伸长率可作为服役态Super304H耐热钢管金属监督的重点指标。