高温CO_2环境下表面划痕对耐热钢T92、TP347H和TP347HFG腐蚀行为的影响

针对热能动力设备结构材料在高温CO_2环境下的潜在腐蚀问题,采用间隔取样对比法研究了表面存在划痕的耐热钢T92、TP347H和TP347HFG在600℃CO_2环境中的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪对腐蚀产物的成分、分布及含量进行表征。实验结果表明:3种实验材料的腐蚀动力学曲线均遵循抛物线型规律;材料表面划痕加剧了耐热钢T92的内氧化,导致TP347H和TP347HFG表面划痕内部出现剥落现象。根据腐蚀热力学计算,给出了TP347H在600℃CO_2环境中的Cr-C-O相图,明确了碳化物的分布。对比TP347H和TP347HFG发现晶粒细化加剧了渗碳行为,恶化了贫Cr区,破坏了富Cr氧化膜,从而降低了TP347HFG的抗腐蚀性能。     

T91、S304及渗铝涂层在含硫含氯气氛中的高温腐蚀研究

采用粉末包埋法在耐热钢T91表面制备渗铝涂层并研究了T91、S304以及渗铝涂层在600℃和650℃下典型燃煤气氛4%HCl+2%SO_2+94%O_2中的腐蚀行为。结果显示耐热钢T91和S304合金在600℃和650℃下均受到了气氛中S和Cl的加速腐蚀。在2种温度下,低Cr含量的T91腐蚀时其表面均生成了外层富Fe内层富Cr的不具有保护性的FeCr混合氧化物层,腐蚀增重很大;Ni和Cr含量较高的S304由于硫化氧化和活化氧化机制使得表面腐蚀产物脱落严重,特别是在较高的温度650℃腐蚀时。当T91表面采用粉末包埋法渗铝后能显著降低在这2种温度下的腐蚀增重,原因是高温腐蚀后在涂层表面生成了一层连续、致密、与涂层结合良好的保护性氧化膜Al_2O_3,这层氧化膜能有效的防止S和Cl的渗透作用,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

针对超临界CO₂动力循环高温承压部件与工质相容性问题，研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO₂环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO₂在FeCr合金表面的吸附过程，模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理，分析了氧化层和碳化物的分布规律，最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明：700℃时，T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍，氧化层结构为外侧Fe₃O₄层、内侧FeCr₂O₄层，氧化层内部主要为C₂₃C₆型碳化物；CO₂优先吸附于Cr原子(111)表面，当Cr与CO₂发生反应后，部分形成游离态的C沉积于氧化层表面，并以离子的形式向内扩散；腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO₂材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合...     

预氧化对高温CO2环境下典型耐热材料腐蚀行为的影响研究

为提高耐热材料在高温CO₂中的抗腐蚀性能，以耐热材料Sanicro 25、HR6W、HR230和740H为对象，经高温O₂短时预氧化后开展CO₂腐蚀实验。采用分析天平测量耐热材料腐蚀前后质量变化；利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪表征腐蚀产物形貌、成分及其分布。实验结果表明：预氧化后耐热材料在900℃CO₂中的腐蚀动力学曲线符合抛物线规律；预氧化后4种耐热材料表面氧化物主要为Cr的氧化物和少量零星团状的Fe氧化物，该富Cr氧化膜有效减低腐蚀行为的离子扩散，从而降低耐热材料的腐蚀质量增加；耐热材料Sanicro 25和HR6W表面腐蚀层厚度减薄，而740H内氧化加剧。结合耐热材料腐蚀质量变化与腐蚀产物，高温预氧化处理可提高HR6W和HR230的抗高温CO₂腐蚀性能。     

生物质直燃锅炉过热器管材的高温腐蚀动力学特性

针对生物质中氯含量较高,生物质直燃锅炉在运行中经常发生氯引起的过热器高温腐蚀问题,模拟生物质直燃锅炉过热器工作的温度条件和含HCl的烟气气氛,利用管式炉采用增重法对15Cr Mo G,12Cr1Mo VG,12Cr2Mo WVTi B,20G,T91,TP347H和0Cr25Ni20七种常用的过热器管材进行高温腐蚀实验.研究各管材的腐蚀增重拟合曲线,并基于热分析动力学方法对高温腐蚀的动力学模型进行分析.结果表明,腐蚀增重符合抛物线规律,温度和HCl浓度对腐蚀速度影响显著.7种管材中,T91,TP347H,0Cr25Ni20具有较好的耐高温腐蚀性能,这可能与它们的合金组分中较高的镍含量有关.动力学分析结果显示,高温腐蚀反应遵循一维扩散动力学模型.     

电站锅炉深度调峰超温工况下水冷壁腐蚀机理研究

针对电站锅炉工况下水冷壁超温现象导致的水冷壁腐蚀问题，研究了电站锅炉水冷壁T22和12Cr1MoVG在600℃与650℃超温工况下的腐蚀行为及机理。利用分析天平获取两种耐热钢的腐蚀动力学曲线；利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜与能谱分析仪获得腐蚀产物的物相、微观形貌与元素分布，结合腐蚀产物热力学计算分析其演变规律和剥离机理。研究结果表明：深度调峰超温工况下，两种耐热钢的腐蚀动力学曲线在反应初期符合抛物线型规律，之后转变为直线型规律；600℃和650℃下，腐蚀规律转折点时间分别为25 h和4 h,说明温度能够加速耐热钢腐蚀规律转变；耐热钢T22和12Cr1MoVG表面形成的腐蚀产物主要为Fe₃O₄、FeCr₂O₄、Fe₂O₃和FeS;T22和12Cr1MoVG在600℃下的腐蚀层厚度大于650℃工况。耐热钢表面腐蚀产物随着反应的进行发生剥离，甚至部分发生剥落，主要原因归结于硫化物的出现。综合耐热钢腐蚀的质量变化、腐蚀层厚度和腐蚀产物微观形貌成分分布规律，T22...     

AlSi涂层的制备及其在空气中800℃下氧化行为的研究

采用先电弧离子镀再真空热处理的方法在耐热钢T91合金表面形成了2种AlSi扩散涂层。T91和2种AlSi扩散涂层在800℃空气中的等温氧化结果显示T91的氧化动力学近似服从直线规律而2种AlSi涂层均近似服从抛物线规律;T91在800℃空气中等温氧化时其表面生成了一层很厚且具有尖晶石结构不具有保护性的FeCr混合氧化物层;然而T91表面施加2种AlSi涂层后能显著降低其氧化增重,原因是高温氧化后在2种涂层表面均生成了一层连续、致密、与涂层结合良好且具有高温防护性的Al_2O_3氧化膜,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

拉应力下T91钢在550℃液态铅铋中的腐蚀行为

为有效评估T91钢在液态铅铋合金(lead-bismuth eutectic,LBE)中不同拉应力下的腐蚀行为,采用小锥度圆锥体试样,开展了0~180MPa下T91钢在550℃、1×10~(-6) wt%氧浓度LBE中的腐蚀实验.结果表明:(Fe,Cr)_3O_4层和内氧化层始终存在,而Fe_3O_4层在拉应力作用下出现严重的脱落,且Fe3O4碎片随应力增加而变小;(Fe,Cr)_3O_4层由于Cr富集度不同而呈现出两层亚结构;随着拉应力的增加,裂纹数量增加,尺寸变大,并不断向基体方向扩展,到180 MPa时已贯穿整个(Fe,Cr)_3O_4层.此外,各氧化层厚度随应力增加而增加,但增厚速率不断降低.     

镍—铬合金与O2—SO2—SO3反应机理

本文研究了Ni16Cr,Ni16Cr3AI、Ni16Cr3Ti及Ni16Cr2Nb等合金在700℃,常压下于O_2-10％(SO_2+SO_3)环境条件下硫化-氧化行为.通过X-射线衍射及扫描电镜技术对腐蚀产物组成及形貌进行了观察。在含有SO_3的情况下,Nil6Cr合金腐蚀速度较快,加入2％的Nb,对其抗腐蚀性能无太大影响,加入3％的Al或Ti时的腐蚀速度明显下降。主要腐蚀产物以初始合金表面为界分为内、外两层。外层是NiO和Ni_3S_2的混合物,内层包括所有合金元素的氧化物和硫化物。整个反应中包含Ni由合金基体向腐蚀产物的外层扩散,以及硫和氧在相反方向上的迁移。腐蚀产物层中传质分析表明,氧化物-硫化物混合产物层的组织形态,对控制整个传质过程起着主要作用。     

316L钢在超临界水拟临界区内的腐蚀行为特性研究

为研究金属材料在超临界流体拟临界区内的腐蚀行为,解释拟临界区内腐蚀加剧现象的形成机理,采用超临界流体反应釜腐蚀实验平台,对316L奥氏体不锈钢在375.6℃、22.5 MPa, 405.6℃、22.5 MPa以及405.6℃、28.6 MPa 3种超临界水工况下进行200 h的静态腐蚀实验,并通过电子天平称量、扫描电子显微镜分析、X射线能量色散光谱仪分析和X射线衍射分析等方法对试样的腐蚀情况进行了分析。结果表明：316L不锈钢在拟临界区（375.6℃、22.5 MPa）腐蚀加剧,腐蚀速率最高,腐蚀产物最为复杂;在拟临界区的腐蚀产物为两层,外层为Fe₃O₄、Fe₂O₃,内层为FeCr₂O₄,而在超临界压力高参数区（405.6℃、28.6 MPa）只形成一层Fe₃O₄,内层产物膜尚未形成。通过对腐蚀机理分析发现,由于超临界水在拟临界区的物性剧烈变化,动力学作用增强,加速了氧等腐蚀性介质向材料基体的迁移,加剧了腐蚀产物...