Effects of CeO_2 Coating on Oxidation Behavior of TP304H Steel in High-Temperature Water Vapor

Oxidation behaviors of TP304H steel with electrophoresis deposited CeO2 coating in water vapor were studied at 610℃～770℃ for 65 h. The results showed that CeO2 coating reduced effectively the oxidation rate of TP304H. Analysis with SEM and EDS showed the structure of oxide scale turned from multi-layer to mono-layer and oxide scale with high Cr content formed on the surface of CeO2 coating while inner oxidation disappeared. Based on test results and CeO2characters that Ce ion can vary between Ce4+ and Ce3+ under oxygen-rich and oxygen-poor environment, it is concluded that CeO2 coating acts as a barrier to prevent oxygen inner diffusion and the partial oxygen pressure of CeO2 coating-substrate interface is limited. Cr first diffuses outward across CeO2 coating and forms oxide scale on the surface, which delays formation of Fe oxide.

Super 304H钢在模拟烟气腐蚀环境中持久性能与组织演变研究

奥氏体钢在锅炉关键部位服役过程中面临烟气/煤灰腐蚀+应力协同作用的挑战,存在一定的安全隐患。在静态空气及烟气/煤灰腐蚀环境下,通过模拟实验台对Super 304H钢进行温度为650℃、应力为200~300 MPa的持久实验,研究腐蚀环境对其持久性能及组织演变的影响。结果表明:相较于空气环境,腐蚀条件下Super 304H钢持久寿命下降幅度可达83%,且随着持久应力的降低合金寿命下降更明显;烟气/煤灰腐蚀导致合金表面连续的腐蚀产物出现开裂、剥落,基体发生内硫化,在拉应力的共同作用下试样内部出现沿晶开裂等蠕变损伤;基体表面由于合金元素的损失,在高温下发生再结晶,并在实验结束后发生马氏体转变,腐蚀-应力环境中合金表面腐蚀产物的开裂、剥落,内硫化物的形成,表层再结晶细晶区的增厚和晶界损伤的加剧共同促进了Super 304H钢的持久断裂。烟气/煤灰腐蚀环境通过影响Super 304H钢腐蚀过程,恶化合金基体组织影响其持久性能。

裂解炉稀释蒸汽管道三通开裂原因分析

针对某乙烯裂解装置稀释蒸汽管道304H耐热不锈钢三通使用1年后发生开裂的情况,从材料成分、力学性能、金相组织、残余应力和断口特性等方面进行了分析。结果表明,裂纹分别启裂于三通的内壁和外壁,多数裂纹开裂处伴有晶间腐蚀特征,裂纹扩展特性以沿晶型为主;断口附近腐蚀产物存在O,S,Cl等酸性腐蚀介质。三通主管表面最大轴向应力达到147 MPa,三通相贯线附近距裂纹20 mm处的最大环向应力达到114 MPa,说明运行中的三通表面应力达到了材料屈服强度的1/2。分析认为,裂纹的产生是由于材料发生敏化后,在应力和腐蚀介质共同作用下形成的以沿晶为主的应力腐蚀开裂,更换三通材料或通过适当的固溶处理降低三通中的残余应力是避免三通开裂的重要途径。

Super304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super 304H钢焊接接头焊缝和母材的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super 304H钢焊缝和母材均呈现出较低的晶间腐蚀倾向.进一步用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电镜研究了它们的微观组织结构,焊缝和母材均为单一的奥氏体组织+少量析出相,二者都未探测到明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,但是焊缝金属因与母材合金元素等存在差异,导致其在H2SO4和KSCN溶液中的耐晶间腐蚀性能稍好于母材.

Super 304H耐热钢的强化机理

Super 304H是在18Cr-8Ni钢基础上通过加入Cu、Nb、N开发的具有极高持久强度的新型耐热钢。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜以及X射线衍射仪分析了Super 304H钢供应状态、650℃持久试样的微观组织。通过研究Super 304H钢持久过程中析出相尤其是ε-Cu的变化情况,探讨了其对持久强度的影响。结果表明,该钢中存在大量细小的ε-Cu,长期蠕变后粗化程度很小。计算结果表明ε-Cu的沉淀强化作用占Super 304H钢650℃时持久强度的30%以上,是Super 304H钢具有高持久强度的主要原因。供应状态下析出的大量细小Nb(C,N)和蠕变过程中析出的M23C6和NbCrN尺寸较为细小时,对该钢持久强度的提高也有一定作用。

时效温度对Super 304H钢焊缝金属组织和韧性影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析等方法并通过冲击试验,研究了时效温度600~700℃,500 h时效条件下Super 304H钢焊缝金属的组织和冲击韧性变化.结果表明,焊缝金属组织均为γ＋析出相,焊态焊缝组织中主要析出相种类为Nb（C,N）和富铜相,时效组织中析出相种类又新增加了M23C6;随时效温度升高,析出相数量不断增加,但Nb（C,N）的数量呈缓慢增加趋势,而M23C6的数量先快速析出后处于稳定;时效后焊缝金属的冲击功出现了显著降低,造成时效脆化的主要原因是时效过程中M23C6沿晶析出,而且析出量是决定因素.

时效处理Super304H不锈钢的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法,研究了经650℃时效处理Super304H不锈钢晶间腐蚀敏感性的变化。结果表明,时效处理Super304H晶间腐蚀的主要原因是M_(23)C_6沿晶析出;M_(23)C_6在晶界的析出速度和析出量均随时间而变化,时效初期M_(23)C_6析出最快,晶间腐蚀敏感性快速增大,随时效时间延长M_(23)C_6析出数量增加,晶间腐蚀敏感性不断增大,增大速度与M_(23)C_6相对析出量增速有关。此外,M_(23)C_6不仅沿晶析出引发贫Cr型晶间腐蚀,在晶内析出也会导致周围贫Cr,促进腐蚀发生。

650℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能

研究了650℃不同时间时效Super 304H钢的显微组织及高温拉伸力学性能特征,探讨其高温拉伸断裂机制。结果表明:高温时效Super 304H钢中析出ε富铜相、Nb(C,N)和M7C3等析出相颗粒。时效初期,M7C3相优先在晶界析出,Super 304H高温强度显著提高,但塑性快速下降。在时效300～500 h时,由于M7C3相逐渐粗化,其高温强度及塑性下降较快。继续时效导致细小ε富铜相和Nb(C,N)相在奥氏体晶内持续析出、弥散分布,其高温强度及塑性逐渐稳定。时效态Super 304H钢高温拉伸断裂呈剪切断特征。采用应力三轴度理论解释了650℃时效Super 304H钢的高温拉伸变形行为及拉伸断裂机制。

核反应堆堆内构件用304H奥氏体不锈钢敏化非腐蚀条件下的性能研究

介绍了压水型反应堆堆内构件常用的各种奥氏体不锈钢牌号,包括化学成分和力学性能差异。结合压水型反应堆堆内构件用材料的性能要求,分析了304H奥氏体不锈钢在敏化条件下的碳化铬Cr23C6在晶界的析出形态以及各种腐蚀介质对304H不锈钢性能的影响。研究了304H不锈钢在敏化非腐蚀条件下的力学性能。结果表明,敏化后的304H不锈钢,力学性能有一定程度的下降。

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.

蠕变对预变形Super304H奥氏体不锈钢沉淀析出行为的影响

采用维氏硬度计测试分析了蠕变对预变形的Super 304H奥氏体不锈钢硬度的影响,并利用透射电镜(TEM)结合能谱分析仪对析出相的形状、大小、分布特征、晶体结构以及化学成分进行了分析。分析结果表明:Super 304H不锈钢在蠕变过程中先发生强化现象后发生软化现象,随着蠕变时间的增加,析出相逐渐增多;在蠕变过程中,Super 304H不锈钢在晶界处析出不连续的面心立方的(Cr,Fe)23C6碳化物颗粒,在晶粒内部和晶体缺陷处析出的是面心立方的NbC颗粒。

超超临界锅炉用钢Super 304H的焊接工艺

Super 304H钢是奥氏体型的超超临界锅炉用钢。通过分析Super 304H钢的焊接性能,选用NIBAS70/20-1G焊丝来焊接试板,并评定其焊接工艺。为保证焊接质量,提出坡口打磨、全程持续充氩保护、控制热输入、坡口内加丝等工艺措施来防止出现未熔合、内凹等缺陷,试验数据及工程实践均证明,选用NIBAS 70/20-1G焊丝的钨极氩弧焊工艺可保证Super 304H钢焊接接头的综合力学性能符合要求。

固溶处理对304H焊接接头高温蠕变疲劳性能的影响

采用具有保持时间的高温蠕变疲劳试验,研究了304H不锈钢焊接接头在相同条件下焊态和固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命,使用断口扫描电镜、透射电镜、金相显微镜分析了断裂失效机理及裂纹扩展走向。结果表明,固溶处理可以显著提高焊接接头蠕变疲劳寿命,固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命约为焊态的1. 6倍;焊态下断口主要呈穿晶韧窝断裂特征,固溶处理试样断口呈现穿晶与沿晶混合断裂特征,裂纹从纤维区向结晶区扩展断裂。两种状态均有脆性相碳化铬析出,但固溶处理后Cr的析出率降低,延迟了脆性相的生成;同时,固溶处理后晶粒变大,提高了蠕变强度,这些因素导致固溶态304H焊接接头蠕变疲劳寿命的增加。

冷作变形量对Super304H不锈钢耐蚀性能的影响

Super304H奥氏体不锈钢性能优异,应用广泛,但目前鲜见其冷作变形后腐蚀行为的研究报道。采用化学浸泡法、电化学方法、能谱分析等研究了冷作变形量对Super304H奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响。结果表明:在6%FeCl3+0.05 mol/L HCl混合溶液中,随着变形量的增加,Super304H不锈钢的腐蚀速率先降低后增加,变形量为15%时,腐蚀速率最低;在25℃,3.5%NaCl溶液中,随着变形量的不断增大,Super304H不锈钢耐蚀性能先增强后减弱,变形量为15%时,交流阻抗谱阻抗值最大,耐点蚀性能最好;在55℃,3.5%NaCl溶液和25℃,3.5%NaCl+2.0%H2SO4溶液中,随着变形量的不断增大,耐蚀性能先增强后减小,变形量为18%时,阻抗值最大,Super304H不锈钢耐点蚀性能最好;在6%FeCl3+0.5 mol/L HCl混合溶液中,Super304H不锈钢点蚀孔周围Fe和Ni的含量比远离蚀孔区域的低,腐蚀产物以Fe_2O_3为主。

焊缝金属对SUPER 304H奥氏体耐热钢焊接性的影响

综述了焊缝金属对SUPER 304H钢焊接性的影响。结果表明,SUPER 304H钢不同成分GTAW奥氏体焊缝的热裂纹倾向较大;焊缝中凝固裂纹倾向主要是受A凝固模式控制,而HAZ液化裂纹倾向的主要原因则与晶界析出相,以及铜的富集等因素有关。不同成分奥氏体焊缝接头的力学性能各异;合适的焊缝化学成分和优化的焊接工艺是获得满意接头综合力学性能的重要技术手段。不同成分形成的"同质"或"异质"焊缝,其微观组织皆为奥氏体+析出相。熔化焊焊缝为A凝固模式,非熔化焊的摩擦焊焊缝为AF凝固(相转变)模式。

浅谈苯乙烯装置特殊材质对工艺运行的影响

某厂26万吨/年苯乙烯项目建设期间,运用了合金800系列、304H、钛材、A333低温钢等特殊材质,项目施工约24个月左右完成,试生产阶段进行一系列的前期准备工作,并一次性开车成功。苯乙烯装置转生产运行期间对以上特殊材质严密监控及运行记录,对于苯乙烯装置长周期稳定生产至关重要,结合工艺运行的负荷调整重点关注,需要对这些特殊材质运用在苯乙烯装置的具体位置清楚,管理人员针对特殊材质相关参数进行集中培训,各班组按照巡检路线日常巡检记录,确保苯乙烯装置稳定运行。

新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊材选择及焊接工艺

通过对SUPER304H钢的焊接性能分析,对其选用Thermanit617、YT-304H2种焊材焊接的工艺进行了重点阐述,为保证焊接接头的质量,主要措施包括:控制对口间隙和坡口打磨,防止产生未熔、内凹、焊瘤等缺陷;采用全过程持续充氩保护,防止根部焊缝氧化;控制热输入、采用层间水冷使层间温度在150℃以下,防止热裂纹等缺陷的产生。试验数据及工程实践均证明选用2种焊材中的任一种对保证SUPER304H焊接接头的综合力学性能均可行,前者可节省施工成本。

Super 304H钢超超临界锅炉管热穿孔内裂分析

Super 304H超超临界锅炉管采用热穿孔方法制造,内裂是代表性的缺陷。采用扫描电子显微镜对Super304H热穿孔内裂形成的影响因素进行了分析。结果表明:含内裂纹的Super 304H无缝管相对于无内裂纹的无缝管的轴向晶粒较粗且存在尺寸较大的奥氏体晶粒。晶界大量析出NbC、Nb(C,N)是Super 304H热穿孔开裂的主要原因之一。局部Nb(C,N)沿晶聚集,一方面降低了晶界的结合力,导致材料塑性降低;另一方面减弱了其抑制奥氏体亚晶粒长大的能力。

304H不锈钢冷拔过程马氏体转变和力学及磁性能变化规律

利用光学显微镜、扫描电镜、磁通计、X射线衍射仪、拉伸试验机及维氏硬度计等,对在线拉拔工艺制备的不同变形量的304H奥氏体不锈钢进行微观组织观察和力学性能及磁性能测试。结果表明,随着形变量增加,304H不锈钢组织发生明显细化,且其强度及硬度显著升高。当材料真应变小于1.2时,钢丝拉拔强度的贡献来源于位错的塞积和形变孪晶;当真应变大于1.2时,钢丝拉拔强度变化主要归结于马氏体相变和位错增殖机制。304H奥氏体不锈钢的马氏体转变为γ-fcc→α’-bcc型转变,无中间相生成。形变诱导产生的马氏体相是304H不锈钢中主要的铁磁相,马氏体相体积分数fM与钢丝饱和磁化强度Ms呈线性关系Ms=99fM-2.9。

焊丝YT-304H和Thermanit6l7焊接Super304H的工艺对比

分析了Super304H不锈钢作为高合金耐热钢的工作环境和焊接工作重要性。采用两种化学成分有差异的焊丝YT-304H和Thermanit617对Super304H不锈钢管材进行焊接,对两种不同焊丝的施工焊接工艺和工艺控制措施进行了对比研究。针对Super304H不锈钢现场施焊过程,并通过焊接后射线底片评定工作、焊接试样性能检测的反馈情况,提出了Super304H不锈钢焊接时各环节的质量控制要点,从而提高了Super304H不锈钢现场焊口的合格率,完善了Super304H不锈钢焊接工艺措施的制定。