电化学充氢下2.25Cr1Mo0.25V钢氢脆敏感性研究

针对制造加氢反应器的主要材料2.25Cr1Mo0.25V钢易发生氢脆的问题,重点研究了材料氢脆发生机制,以了解该材料的氢脆敏感性。利用电化学氢渗透测试技术,通过施加阴极恒电流,使氢原子渗透进入钢中,揭示了不同环境中的氢扩散特性,同时通过结合氢渗透技术和慢速率拉伸试验方法研究了钢材的氢脆敏感性。渗氢试验结果表明:随着电化学充氢电流密度的增大以及试样厚度的减小,氢扩散系数均逐渐增大;充氢温度的倒数1/T和氢扩散系数的自然对数之间存在线性关系。慢速率拉伸试验的结果表明:随着充氢电流密度的增大,钢的断裂强度、延伸率和断面收缩减小而氢脆指数增大。当充氢电流密度超过2.5×10^(-3) A/cm^2时,钢材表现出明显的氢脆。该试验结果可为加氢反应器材料性能评价提供理论依据。

涉氢环境及其对高温合金的影响:评述--面向航空发动机潜在应用

随着“双碳”目标的提出,氢作为绿色清洁能源成为未来航空业发展的重要趋势,近年来氢燃料航空发动机备受关注。高温合金是当前燃气涡轮发动机热端部件中应用最广泛的材料,本文综述现有其他领域涉氢环境对合金的影响,为未来氢燃料航空发动机用高温合金研制和应用提供参考。对内/外氢环境的引入、渗(充)氢方法、氢浓度/氢分布特征及氢稳定存在温度的测量、氢对拉伸、蠕变/持久和疲劳性能的影响以及氢脆的断裂机理进行分述,总结不同成分、制备工艺、原始组织状态、合金化程度以及不同应用领域高温合金在涉氢环境下的力学性能退化因素。结果表明,外氢环境下比内氢环境下力学性能下降更快;合金化程度更高的高温合金氢脆更明显,而高温氢环境下合金性能损伤(蠕变/持久、疲劳和拉伸)倾向较室温明显降低。就燃氢涡轮动力用高温合金在涉氢环境下的力学性能评价及适氢环境高温合金的研制进行展望。燃氢涡轮航空发动机可能面临的涉氢工作环境包括:液氢存储的低温氢环境;用于通道冷却的氢环境;经过气体压缩的高温高压氢环境;以及燃烧产物-高温水蒸气(高温潮湿)环境的影响。重点应关注氢在高温合金中的扩散和渗透、高温合金在高压氢环境下的脆性和腐蚀、高温潮湿环境下氧化和腐蚀行为以及上述多重耦合环境下合金和涂层的退化和防护机制。针对燃氢涡轮发动机工作环境,需要搭建近服役条件的高温合金燃氢环境实验装置,开展燃氢环境对高温合金及零部件的影响研究,建立现役叶片和盘件等热端部件关键用材在涉氢环境中的力学性能数据库和相关标准,并在此基础上适时研发适用于燃氢环境使用的高温结构材料,为氢燃料燃气涡轮航空发动机的应用提供支持。

高压气瓶用34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆风险的高压气瓶的安全使用,对国内两个钢厂生产的高压气瓶用34CrMo4钢进行了化学成分分析、力学性能测试和抗氢脆性能试验,对比研究了不同厂家34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:不同钢厂生产的34CrMo4钢中的主要化学成分基本一致,但由于钢中气体元素氧、氮、氢,有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量,非金属夹杂物级别,以及钢的冲击性能相差较大,导致其通过氢脆试验的抗拉强度不同,分别为901,968 MPa,对应的最大氢脆化指数分别为1.93,1.92;对具有氢脆风险的高压气瓶,除应限定材料最大抗拉强度与屈强比外,还应限定有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量。

高压气瓶用34CrMo4钢抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆危险性的高压气瓶安全使用,对不同P、S含量和强度的高压气瓶用34Cr Mo4钢进行了力学性能和抗氢脆性能的圆盘片压力试验,对比研究了三个不同P、S含量和强度34Cr Mo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:当34Cr Mo4钢中P=0.008%、S=0.002%、抗拉强度为1035MPa时,最大氢脆化指数为1.97,满足ISO 11114-4:2005标准抗氢脆要求。并且随着钢中P、S含量增加,适应氢环境的最大抗拉强度越低。材料屈服强度取值定义对材料氢脆危险性判定标准影响较大。