Scale formation mechanisms of martensitic steels in high CO2/H2O-containing gases simulating oxyfuel environments

Abstract

In oxyfuel power plants, metallic components will be exposed to service environments containing high amounts of CO₂ and water vapour. Therefore, the oxidation behaviour of a number of martensitic 9–12%Cr steels in a model gas mixture containing 70% CO₂–30% H₂O was studied in the temperature range 550–700°C. The results were compared with the behaviour in air, Ar–CO₂ and Ar–H₂O. It was found that in the CO₂- and/or H₂O-rich gases, the mentioned steels tended to form iron-rich oxide scales with significantly higher growth rates than the Cr-rich surface scales formed during air exposure. The iron-rich scales were formed as a result of a decreased flux of chromium in the bulk alloy toward the surface because of enhanced internal oxidation of chromium in the H₂O-containing gases and carbide formation in the CO₂-rich gases. Additionally, the presence of water vapour in the exposure atmosphere led to buckling of the outer haematite layer, apparently as a result of compressive oxide growth stresses. The Fe-base oxide scales formed in CO₂(–H₂O)-rich gases appeared to be permeable to CO₂ molecules resulting in substantial carburization of the steel.     

热作模具的热喷涂再制造技术研究

采用复合型金属粉末,利用超音速火焰喷涂技术实现了失效的3Cr2W8V热作模具再制造,并进行了室温(25℃)与高温(500℃)的表面硬度和耐磨性、抗高温(250和500℃)氧化性的测试与分析.结果表明,失效模具和全新模具相比,超音速火焰喷涂再制造后的模具表面硬度、耐磨性和抗高温氧化性均显著提高;热喷涂再制造采用的复合型金属粉末配比(wt％)为22Cr,40Co,10W,15Ni,8V和5纳米SiO2.     

多元合金表面热喷涂对钢结构防腐性能的影响

通过对Q345B钢结构表面进行超音速火焰喷涂单质Zn和Zn-Co-RE多元合金,并进行了全浸腐蚀、电化学腐蚀和中性盐雾腐蚀的对比试验.结果表明:与未热喷涂Q345B钢结构相比,Zn-Co-RE多元合金表面超音速火焰喷涂处理,能使Q345B钢结构在酸雨环境中全浸腐蚀360h的质量损失率降低85.57％,在5％NaCl室温电解液中的腐蚀电位正移39.37％.在中性盐雾环境中腐蚀240h的质量损失率降低87.94％,钢结构的防腐性能得到显著提高.     

层合板抗弹混杂结构优化试验研究

弹道冲击下具有一定混杂比例的纤维增强层合板,其抗弹效率与混杂结构相关。针对三种层间混杂层合板结构在微曲面柱形弹高速侵彻下的抗弹效率进行实验研究,并对其横向破坏模式展开分析,认为在弹道侵彻下层板结构横向纤维层存在吸能变形模式和抗弹机理的差异,将导致不同层间混杂结构抗弹效率的发挥。同时基于层板结构的工艺要求,认为层间混杂结构是综合性能较好的混杂结构。     

水流掺气设施布置型式的研究总结与展望

泄水建筑物在高速水流的作用下常发生空蚀破坏,通常工程中采用掺气减蚀措施来达到对水工建筑物保护的目的。为了总结不同的水流掺气布置型式在高水头大流量的泄流建筑物中的可利用性和重要性,以及各自的主要特点及优缺点,综述了不同型式的掺气措施的结构、原理和工程应用;并对在不同的水力条件下掺气设施布置型式的优化选择及掺气设施布置型式的相关研究进行了总结与展望。     

水工水力学研究进展与展望

回顾了中国水利水电科学研究院建院50年来水工水力学研究的重点内容、创新成果、技术路线、指导思想、以及未来的展望。主要内容包括：高水头泄水建筑物的泄洪消能新技术;高速水流的空化、空蚀、掺气、脉动、流激振动、水流雾化的原理与防范措施;输水及水力控制;明渠不恒定流;近代的城市水力学及景观等问题。特别突出论述了50多年来水力学研究所本着科学研究为生产建设服务、生产发展促进科学研究进展的基本原则,遵循着理论研究、模型试验与原型观测三结合的技术路线,主要研究手段的重要性和先进性,及其为生产管理与理论研究所起到的重要作用。在此基础上,提出了今后工作的展望与建议。     

超音速火焰喷涂微、纳米结构WC-10Co4Cr涂层及其性能

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在06Cr13Ni4Mo不锈钢基体上分别制备了微米结构、纳米结构WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征和分析了不同结构WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层泥沙冲蚀机理。结果表明：HVOF制备的纳米结构 WC-10Co4Cr涂层组织致密,孔隙率更低,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失量也小于微米涂层;纳米结构细化了涂层晶粒,增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

弹体高速侵彻陶瓷复合厚靶的计算模型研究

针对平头弹高速撞击陶瓷复合厚靶的问题,以集中质量法为基础并考虑靶体的内摩擦效应对Fellows模型加以改进,建立侵彻过程的理论计算模型并利用Matlab编程求得不同撞击速度下弹体侵彻复合靶体的侵彻深度,模型得到了试验结果和数值计算结果的验证。参数分析的结果表明,陶瓷厚度的增加可提高复合靶体的抗侵彻能力,但随着初始撞击速度的提高,弹体的侵彻深度增长曲线趋于平缓。     

增压富氧燃烧回收烟气水分潜热的分析

增压富氧燃烧发电机组具有在较高烟气温度下回收烟气水分潜热的独特优势.以某300 MW汽轮机组为研究对象,基于汽轮机变工况热力计算方法,计算分析了高压烟气中水分潜热加热凝结水对汽轮机热耗率与出力的影响,并与常压富氧燃烧进行了比较.结果表明,在增压富氧燃烧系统中采用排烟冷凝器,使汽轮机凝结水吸收烟气中水分的凝结放热和烟气的显热,随着烟气温度由190℃降至90℃,可使烟气水分含量由12.38％降至1.17％,回收了全部水分潜热的90.5％;与常压富氧燃烧相比,在机组额定功率下,汽轮机热耗率降低约5.8％;在汽轮机额定进汽量下,汽轮机功率增加约6.1％.     

高速电弧喷枪流场模拟研究

电弧喷枪流场特性是影响电弧喷涂质量的关键因素之一。文中运用CFD软件Fluent，对高速电弧喷枪头部及枪外射流进行了模拟计算，通过分析可以看出，枪外射流可以分为射流核心区、射流卷吸区和射流湍流区。受欠膨胀激波反射和相交的影响，枪外射流的速度分布具有不均匀性，其轴线射流速度存在剧烈波动，同时呈现先递增后衰减的规律。受丝材的影响，枪外射流速度分布呈现空间不对称性，其丝材所在平面流场的发散性大于丝材垂直平面的发散性。为了保证涂层质量，提高沉积率，喷涂距离控制以及喷嘴封闭气帽形状的合理设计显得非常重要。