Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间(原始态、1.5a和6a)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明:高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M7C3、M7C3-M23C6混合区和M23C6的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.     

镍铬合金裂解炉管的现场焊接技术

主要介绍裂解炉辐射段中的25Cr-35Ni Nb MA离心铸造炉管与F304H钢管,20Cr-33Ni Nb离心铸造炉管与Incoloy800H管现场手工钨极氩弧焊的焊接工艺、相应的措施及实际焊接效果。     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比,高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响,结合真空低压脉冲渗碳工艺原理,对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930,950,980℃渗碳温度下,渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外,随着渗碳温度的升高,碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加,高温真空渗碳可显著提高渗碳速率,温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

HK40裂解炉管内壁高温腐蚀的研究

对运行１８０００ ｈ ＨＫ４０裂解炉管内壁的腐蚀损伤进行了研究。结果表明，裂解 管组织性能正常，其内壁的损伤是由高温下硫化及氧化腐蚀造成的，硫化腐蚀是引起 损伤的主要原因。     

Ni—Cr—Co基高温合金中微量元素镁的偏析规律

应用俄歇能谱仪(AES)研究了Ni—Cr—Co基高温合金中微量Mg的偏析规律。结果表明,偏析于晶界的Mg具有平衡偏析的特性;同时Mg的这种偏析在900℃附近速度最快。分析认为,这是由于偏析热力学和动力学共同控制的结果,也与该合金中碳化物M_6C在晶界上析出有内在联系。研究中还发现,Mg在晶界上分布是不均匀的,且这种不均匀性随时效时间的延长而增加。 研究中还应用透射电镜能谱(TEM)分析了Mg的分布,得到与AES类似的结果,进一步验证Mg在奥氏体晶界偏析的上述特性。     

时效时间对Cr35Ni45Nb离心铸造奥氏体钢

研究1200℃时效温度下不同时效时间对Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管材料的微观组织、室温和高温(900℃)力学性能的影响.结果表明:在1200℃下,材料力学性能出现先增后减的趋势.当时效135.2 h后,试样抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性达到最大值.时效时间对合金显微组织具有显著的影响.析出并弥散分布的细小的二次碳化物对Cr35Ni45Nb钢综合性能具有强化作用.析出的针状碳化物、碳化物向晶界聚集并粗化、初始的连续网状碳化物结构转变成不连续的链状均导致Cr35Ni45Nb钢力学性能下降和围观组织劣化.     

不同氧化条件下 Cr35 Ni45 Nb合金组织特征及其与持久寿命的关系

以Cr35Ni45Nb合金为研究对象,进行不同气氛条件下高温时效及高温持久试验,并结合扫描电镜及定量电子探针对样品表面及横截面的观察分析,系统研究不同氧化条件下Cr35Ni45Nb合金组织演变与持久寿命的关系。结果表明：随着处理时间的延长,管材边缘及内部组织均逐渐发生变化。氧化序列体现为先是在样品边界不同地点形成不连续的氧化膜,随后氧化膜连成一体形成连续氧化膜,同时贫化区也逐渐形成;由于温度波动,氧化膜破裂脱落,而在氧分压较高的时效环境中,氧化膜得不到及时修复,使得贫化区晶界中出现内氧化。此外,在空气中氧化与在真空充氩气石英管中持久试验结果表明,较薄的连续氧化膜有助于提高合金的蠕变性能,而随着高温时效时间的延长,边界贫化区逐渐形成,氧化膜破裂及内氧化的发生,使得合金的蠕变性能逐渐弱化。     

Cr－Mn合金渗碳钢锻件正火处理后的显微组织和性能

研究了两种Ｃｒ－Ｍｎ合金渗碳钢缎件的普通正火和等温正火工艺参数对显微组织和性能的影响。得出普通正火较难获得技术要求的显微组织和性能，等温正火则容易满足技术要求。     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

高温合金炉管离心铸造专用涂料研究

研究开发了具有优良工艺性能的高温合金炉管离心铸造专用涂料,与进口的ＫＯＴＥ２１３．１ 型离心铸造涂料进行了对比试验,结果表明：研制的专用涂料具有优良的工艺性能,各项技术性能指标达到或超过ＫＯＴＥ２１３．１ 涂料,可在喷涂条件下形成高质量的特种涂层,生产出可与进口炉管媲美的优质高温承压合金炉管．还对ＰＨ 涂层（表面具有均匀坑孔的特种涂层） 的形成机制进行了探讨,提出了高质量ＰＨ 涂层的结构模型与专用涂料的设计思想     

HTAC技术应用于火筒式油田加热炉的热工特性实验研究

将高温低氧燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HTAC)应用于火筒式油田加热炉,解决其炉膛换热面受热不均的问题,并对HTAC技术在火筒式油田加热炉上应用相关的热工特性进行了实验研究。结果表明：采用烟气再循环方式可有效实现高温低氧燃烧,且将氧浓度控制在10%-13%范围内较为适宜;采用HTAC技术后,加热炉炉膛内不存在明显的局部高温区,炉膛周向和轴向换热的均匀性均大幅改善;当加热炉负荷降低至额定负荷的60%以下时,炉内轴向换热的均匀性明显恶化,但周向换热的均匀性基本不受影响。     

基于混沌PID控制的高精度电阻炉温度控制系统研究

根据实际生产过程的温度特性,针对时滞和不确定的复杂非线性系统的控制问题,提出了一种新型的混沌PID控制方案,并应用于电阻炉的温度控制。仿真结果表明算法使用可靠、精度高,而且具有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性,优于常规的PID控制与模糊控制。     

High Temperature Corrosion of Fe-25Cr and Fe-17Cr-1.5Si-0.5Al Alloys in Oxidizing and Sulfidizing Enviornments

The simultaneous oxidation and sulfidation of Fe 25Cr and Fe-17Cr-l.5Si-0.5Al alloys was studied at 1023K and 1223K in H2-H2O-H2S gas mixtures. The kinetic boundary which indicates the transition from oxide to sulfide has heen found in these two alloys. The critical oxygen partial pressures of Fel7Crl.5SiO.5Al alloys were systematically lower than those of Fe-25Cr alloy. The reaction kinetics were measured by the stainless steel spring balance, and the reaction products were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The reaction rate usually decreased with the increase of the oxygen partial pressure at the constant sulfur partial pressure. The exista-nce of silicon plays an important role to suppress the sulfidation of Fel7Cr alloy.     

结焦对HP40Nb炉管传热与机械性能的影响

利用有限元软件ABAQUS,开发了顺次耦合的热应力耦合程序,对已存在结焦层的HP40Nb合金炉管开车过程中温度场和应力场分布进行数值分析,并对乙烯裂解炉管采用停车检修时的临界结焦厚度值进行了预测.结果表明:HP40Nb合金炉管的传热性能随着结焦层的增加加速降低,最大环向应力位于结焦层与HP40Nb合金界面处,应力呈现出先增后减的变化趋势;结焦引起炉管局部径向鼓胀断裂;HP40Nb炉管需要采取清焦的临界结焦层厚度为2.3mm.     

火灾下钢管混凝土叠合柱温度场分布规律研究

应用有限元软件ANSYS对钢管混凝土（CFST）叠合柱在火灾条件下的温度场分布进行模拟计算,通过在CFST叠合柱表面建立表面效应单元,并建立温度节点模拟火源点,通过效应单元建立火源与柱之间的热量传递;在此基础之上,进一步分析受火时间、受火面、钢管厚度截面尺寸及位置系数等因素对柱截面温度场的影响规律,为进一步分析高温下CFST叠合柱的温度场分布规律及力学性能提供参考。     

铁基合金上几种常见氧化层开裂及剥落的声发射研究

用声发射（ＡＥ）技术研究了铁基合金上几种常见氧化层在恒温氧化和随后冷却过程中发生的开裂及剥落行为。获得了ＡＥ累积计数及温度对时间的变化曲线。通过显微镜、扫描电镜的观察和Ｘ射线射衍物相分析，确定了实验合金表面氧化层的主要物相。结果表明：除了加Ｓｉ合金的氧化层在恒温氧化过程已开裂外，其余合金的氧化层均在冷却时开裂并剥落。Ｆｅ２５Ｃｒ－１０Ａｌ合金上α－Ａｌ２Ｏ３层的开裂及剥落最为剧烈。Ｆｅ－２５Ｃｒ－７．５Ｎｂ合金的Ｃｒ２Ｏ３层ＡＥ总计数远远高于Ｆｅ－２５Ｃｒ合金。而Ｆｅ－２５Ｃｒ－４Ｔｉ和Ｆｅ－２５Ｃｒ－９Ｍｎ的情况与Ｆｅ－２５Ｃｒ大体相同。     

数字式测温系统在铜合金炉上的应用与设计

工频炉及电源系统的冷却水回路温度检测点多,传统温度传感器布线多而繁杂,无法实现全面监控所有冷却水回路的温度.DS18B20数字式温度传感器采用单总线技术,只需一根总线,就能够连接128个传感器,解决了测温线路繁杂而无法布线的问题.运用组态王软件,采集并归档各测量点的温度测量数据,根据其温度变化趋势分析,及时制定冷却水回路的清理计划,避免因电腐蚀而造成水路堵塞事故,在感应熔炼及感应加热设备上具有参考价值.