碳钢高温高压CO2腐蚀产物膜的形成机制

利用高温高压反应釜模拟了N80钢在CO2分压1MPa、温度90℃、流速1ms-1条件下地层水中不同时间的腐蚀行为,并应用SEM、EDS和XRD等微观分析手段研究了腐蚀产物膜的微观形貌、成分和结构特征,探讨了腐蚀产物膜的形成机制. 结果表明:在腐蚀开始阶段(8h),腐蚀产物主要为Fe3C,并有少量的FeCO3形成. 随着腐蚀的进行(72h后),腐蚀产物膜基本上为FeCO3. 腐蚀产物膜由内外两层构成:内层膜是溶液中HCO-3不断透过膜进入膜/基界面与基体反应形成,并使膜/基界面不断向内推进;外层膜是由于溶液中Fe2 和CO2-3的浓度超过FeCO3的容度积,FeCO3晶体在内层膜表面形核并长大而形成. 外层膜的晶粒比较细小、致密. 内层膜与外层膜的界面结合比较弱,而内层膜与基体的结合比较强.     

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。     

680℃蒸汽下T91钢的氧化行为

采用热分析天平连续称重法对T91钢680 ℃水蒸气氧化动力学进行研究,用扫描电镜、X射线能谱仪和X-Ray物相分析仪对腐蚀产物的形貌、成分、物相等进行测定.结果表明:T91钢在氧化45 h后,其动力学曲线服从直线规律,氧化速率为0.189 g·m-2·h-1;氧化膜呈现明显三层结构,内层为致密富Cr的CrFe2O4无晶界层,中层存在大量柱状空洞贫Cr的以Fe3O4为主、CrFe2O4少量的尖晶石层,外层为Fe2O3无Cr的等轴状晶组织.     

先进超超临界电站锅炉4种候选材料在700℃超临界水中的氧化行为

为了筛选先进超超临界电站锅炉的候选材料,以先进超超临界电站锅炉候选合金材料Inconel 617、Inconel 740、HR6W和Sanicro 25为研究对象,研究了4种候选材料在700℃、25 MPa超临界水中氧化320h后的氧化行为,分析了4种材料的氧化膜二维、三维形貌、微观结构及化学成分,测量了氧化增重,并将实验结果与文献结果进行了对比。结果表明:氧化320h后,含铁量较高的HR6W和Sanicro 25合金表面形成了内层富铬、外层富铁的双层膜结构,含镍量较高的Inconel 617和Inconel 740合金形成了单层尖晶石结构氧化层;环境温度、环境压力的增加对于合金在超临界水中的氧化增重均有促进作用;超临界水与合金表面的铁元素反应生成氢,对于合金表面连续性铬氧化层的形成具有抑制作用。4种候选材料的氧化增重及氧化膜厚度由大到小排序均为:Sanicro 25、HR6W、Inconel 740、Inconel 617。     

加热温度对铸态Ti1100氧化及表面形貌的影响

研究了铸态Ti1100在不同温度下保温5小时的氧化增重和表面形貌.结果表明,随着加热温度的升高,铸造Ti1100氧化加重.300℃基本不氧化;500℃-700℃,Ti1100试样增重0.28-0.62%; 1100℃氧化增重严重,达到12.73%;钛的氧化增重为吸氧.用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察试样表面形貌,300-600℃氧化膜极薄且致密;700℃试样表面有少量的氧化腐蚀坑,表面较致密;900℃试样表面有较多的突起氧化层,表面不致密;1100℃氧化层为板片状TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜晶粒粗大变得疏松,氧通过氧化膜扩散进基体.     

Fe-40Cr-5Al合金阳极在800℃和900℃的电解腐蚀行为

采用真空感应熔炼法制备了铝电解用Fe-40Cr-5Al合金阳极.研究了合金阳极材料在800℃和900℃下的电解腐蚀行为.电解测试采用冰晶石-氧化铝低温电解质体系,阳极电流密度为0.5 A.cm-2,电解时间为10 h.结果表明：随着电解温度的降低,合金阳极的腐蚀速率减小;在900℃电解后,合金表面形成了多孔结构的腐蚀层;在800℃电解后,合金表面形成了保护性氧化膜,氧化膜分为两层,外层为尖晶石结构的Fe（Al,Cr）2O4,内层为Fe、Cr和O构成的复合氧化物,其中收集的铝产品纯度为98.552%,合金阳极的腐蚀速率为5.51 cm.a-1.     

镍基合金C276在超临界水中的腐蚀行为

研究镍基合金C276在550~650益/25 MPa超临界水中的腐蚀特性。采用腐蚀增重、扫描电镜、能谱和X射线衍射方法分析材料的氧化动力学、氧化膜形貌、合金元素分布和组织结构。结果表明,C276合金在超临界水中以均匀腐蚀为主,其腐蚀增重服从抛物线生长规律。当温度由550益升高到600益时,材料的腐蚀增重大约升高到3倍;当温度进一步升高到650益时,材料的腐蚀增重反而下降。 C276合金表面氧化膜分层不明显,氧化膜的主要成分为( Ni,Fe) Cr2 O4,同时其表层离散分布着大量的NiO氧化物颗粒。 C276合金表面氧化膜的保护性能主要取决于氧化膜内Cr含量,Cr含量越高其结构越致密,从而保护性能也越好。     

铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢在超临界水中的腐蚀行为

采用腐蚀增重法,结合扫描电镜、能谱分析和X射线衍射技术对比研究了铁素体/马氏体钢P92和奥氏体不锈钢HR3C在550~650°C/25 MPa的超临界水中的腐蚀行为.结果表明,2种材料以均匀腐蚀为主,并且腐蚀增重均服从幂指数规律.P92钢的腐蚀增重比HR3C钢高近2个数量级,其表面氧化膜为典型的双层结构;温度极大地加速了P92钢的腐蚀,当温度低于650°C时其表面氧化膜完整连续,而在650°C时表面氧化膜出现开裂.HR3C钢的腐蚀增重随温度的升高而增大,但是并不明显;HR3C钢表面出现了少量的疖状腐蚀,基体材料内的Cr极大地抑制了疖状腐蚀的发展,其深度约为2μm.     

温度对3%Cr管线钢CO_2腐蚀产物膜的影响

经济型低Cr合金钢具有较好的抗CO2腐蚀性能,利用高温高压反应釜研究了3%Cr管线钢的CO2腐蚀行为,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等对腐蚀产物膜的微观形貌、化学成分以及结构进行分析,探讨了温度对3%Cr管线钢腐蚀产物膜的影响.结果表明,CO2分压0.8 MPa、液体流速1.0 m.s-1时,在40～140℃范围内,3%Cr管线钢均未发生局部腐蚀,其平均腐蚀速率呈先升高后降低的趋势,峰值温度在100℃左右.3%Cr管线钢的腐蚀产物膜具有两层结构:内层膜为致密的富Cr层(Cr富集程度可高达Cr/Fe=8/5),主要由含Cr化合物和非晶态FeCO3构成,并随着温度的升高,Cr富集程度增加,内层膜厚度降低;外层膜则由晶态FeCO3堆积而成.     

超高性能混凝土中热处理钢纤维在氯离子环境下的腐蚀试验

钢纤维是超高性能混凝土（UHPC）中主要的增强材料之一,为进一步提高钢纤维的耐腐蚀性能,推进UHPC在腐蚀环境中的使用,文中从钢纤维的耐腐蚀性能增强出发,对钢纤维在150℃、300℃、450℃、600℃四种不同温度下进行热处理,并用作原材料制作超高性能混凝土。将UHPC、钢纤维（含对照组）置于3.5%氯离子溶液中浸泡100天,期间采用电化学方法、微观表征对钢纤维的腐蚀行为进行测试分析。结果:钢纤维经过600℃热处理下的氧化皮最耐腐蚀,表面形貌最致密,但耐腐蚀性能下降程度在所有热处理温度中最大。浸泡前和浸泡后,在150℃处理后的钢纤维耐腐蚀性能最低,随着热处理温度提高,改性钢纤维耐腐蚀性能逐渐增强。钢纤维表面氧化层致密性随着温度升高而逐渐增大;随着处理温度升高钢纤维锈层形貌变化在浸泡环境下形态逐渐增大,钢纤维置于氯离子溶液中生成物质不同且种类增多,通过形貌分析得出主要表现有FeOOH（α、γ、β）的形貌特征,但UHPC中钢纤维未具有FeOOH的三种形貌特征。腐蚀初期氧化皮越致密,对铁基体的保护作用越大;但长期腐蚀下防护作用越来越弱,且氧化皮越致密反而越会促进腐蚀,防护作用降低的幅度越大。     

Corrosion behavior of ferritic ODS steel prepared by adding YH_2 nanoparticles in supercritical water at 600 °C

The corrosion behavior of the ferritic oxide dispersion strengthened(ODS)steel(14Cr-3Al-2W-0.1Ti)prepared by adding YH_2nanoparticles(NPs)was investigated in supercritical water(SCW)at 600°C for 1500 h.The mass gain of the ODS steel(215.5 mg/dm~2)was lower than that of SUS430 steel(357.2 mg/dm~2).A dual oxide layer generated on the surface of ODS steel after corrosion in SCW.The outer layer was composed of Fe_2O_3and Fe_3O_4,while the inner layer composed of the spinel-type FeCr_2O_4together with Al_2O_3.The generation of Y_2Ti_2O_7NPs in the ODS steel by adding YH_2NPs prohibits the formation of Y-Al-O particles and leaves more Al available to form a continuous protective oxide scale to improve the corrosion resistance.Moreover,the Y_2Ti_2O_7NPs act as efficient barriers to suppress the outward diffusion of metal atoms.This novel ODS steel shows potential applications in supercritical water.     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂NaCl/Na2 SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明：合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为( Ni,Co) O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层( Ni,Co) Cr2 O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3 S2,而950℃时除Ni3 S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2 O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11 g2·cm-4·s-1和1.5×10-9 g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 kJ·mol-1和138.3 kJ·mol-1.     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

304不锈钢在模拟压水堆一回路水中高温电化学腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,研究了氯离子浓度和溶解氧对304不锈钢高温电化学腐蚀行为的影响.动电位极化曲线结果表明,氯离子浓度主要影响高电位下的二次钝化效应,低电位下影响效果不明显,结合X射线光电子能谱对氧化膜元素成分的分析发现二次钝化效应与氧化膜中Fe/Cr元素含量比密切相关.电化学阻抗谱和扫描电镜结果表明,随着氯离子浓度增加,氧化膜阻抗逐渐降低,表面外层氧化物颗粒和间隙逐渐增大,耐腐蚀性能降低.随着溶解氧含量的升高,304自腐蚀电位逐渐升高,钝化电流密度降低,钝化区间缩小,表面氧化膜阻抗逐渐增加.     

环境中氯离子浓度对耐候钢耐腐蚀性能的影响

研究海水环境中氯离子浓度对耐候钢耐蚀性能的影响,用扫描电镜和红外光谱仪等对试样耐蚀机理进行观察分析。结果表明,耐候钢在低Cl-浓度下的耐蚀性能要好于高Cl-浓度下的耐蚀性能;两组试样中均存在较致密的内锈层和疏松的外锈层,锈层成分主要为Fe3O4和γ-Fe2O3;低Cl-浓度下,合金元素容易在锈层富集,形成较致密且厚的内锈层,使材料耐蚀性能增强。     

镀锌钢上钼酸盐/硅烷复合膜的结构与耐蚀性

将热镀锌钢板用二步法（先后浸入钼酸盐钝化液和硅烷溶液）和一步法（一次浸入加有钼酸盐钝化剂的硅烷溶液）获得钼酸盐/硅烷复合膜,用XPS和AES对 2种复合膜的化学成分进行表面分析和剥层分析,用Tafel极化曲线测量和盐雾腐蚀试验（NSS）对膜层的耐蚀性能进行了研究,并将它们与单独的钼酸盐转化膜、硅烷膜对比。结果表明,由一步法制备的复合膜与二步法制备的复合膜具有相似的双层结构,内层以钼酸盐转化膜（含O、Mo、Zn、P）为主而外层以硅烷膜（含C、O、Si）为主,内外层之间及膜与锌基体之间的化学成分呈梯度变化;和单独的钼酸盐膜、硅烷膜相比,2种复合膜对腐蚀的阴极过程的抑制明显增加,自腐蚀电流减小至单层膜的1/5以下,耐蚀性显著提高,接近常规铬酸盐钝化膜。     

镍基合金UNS N08028钝化膜的耐蚀性研究

采用高温高压腐蚀试验方法使镍基合金028在100 ℃、130℃和150℃条件下形成钝化膜,利用阳极极化曲线和电容测量法(Mott-Schottky曲线),研究镍基合金钝化膜在不同温度同时含CO2和Cl-的腐蚀介质中的电化学行为和半导体性质.结果表明:在130℃条件下形成的钝化膜对基体的保护作用较强;在3个条件下形成的钝...     

316奥氏体不锈钢渗N/镀CrN复合改性层组织与性能

分别在400、440、480 ℃下对316奥氏体不锈钢进行12 h的渗氮处理,再对渗氮后的试样进行物理气相沉积(PVD)镀CrN薄膜.采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计和材料表面综合测试仪(HSR-2M)、电化学工作站等对复合改性层的表面形貌、截面形貌、成分、显微硬度、耐磨性以及耐蚀性进行测试.结果表明:400 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最差,耐蚀性最好;而480 ℃离子渗N/镀CrN试样耐磨性最好,耐蚀性最差;但比相同温度下单独渗氮试样的综合性能好.