钢在高温CO2环境中氧化渗碳腐蚀机理及其涂层防护研究进展

钢材由于具有高强度和耐热性等优异性能而广泛应用于各种零构件,在服役过程中通常面临较为严重的腐蚀问题。CO₂ 腐蚀是钢材应用领域中较为常见的一种腐蚀失效方式。通常,CO₂ 对钢的腐蚀行为表现为其溶于水后产生的碳酸腐蚀,但在高温环境中,CO₂ 可直接使钢表面氧化,同时伴随渗碳现象发生,钢的力学性能与耐腐蚀性能均会因此大幅下降。然而,目前关于钢在高温 CO₂ 环境中的腐蚀行为研究缺乏相关系统总结。综述有关高温 CO₂环境下钢的腐蚀机理,总结高温 CO₂环境中温度、压力以及环境中存在的其他杂质气体对腐蚀方式及机理的影响规律,归纳已有的高温 CO₂氧化与渗碳腐蚀模型的发展状况,概述目前关于抗高温 CO₂ 腐蚀的钢材涂层类型及其防护效果。研究表明,由于含 Cr 钢在高温 CO₂环境中形成的 Cr₂O₃ 层相较于 Fe 氧化物层更加致密,Cr 元素的存在通常有利于钢的耐腐蚀性能。而环境中,温度与压力的升高以及杂质气体的存在往往会加重钢的 CO₂ 腐蚀,但这些因素的影响规律会随着钢的种类及服役环境的变化而变化。目前关于钢的 CO₂腐蚀模型主要为单一的高温氧化模型或者渗碳模型,可预测氧化物层厚度或渗碳深度,但无法准确预测同时发生氧化和渗碳行为的钢的腐蚀寿命。综述相关研究现状不仅能指出现有研究的不足及未来研究的展开方向,还可为高温环境中钢材抗 CO₂腐蚀防护措施的选择及其长周期安全服务寿命评价提供全面理论依据。