添加碳化钨和石墨改善真空熔覆Ni-Co基合金涂层的极化行为

采用真空熔覆技术在45#钢表面制备了不同Co含量的Ni-Co基合金熔覆层及Ni-Co+WC、Ni-Co+WC+Graphite复合熔覆层,研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,在ZG45表面制备的Ni-Co基合金熔覆层的自腐蚀电位随Co含量的增加而升高,其自腐蚀电位相比ZG45至少提高了4.98%,腐蚀电流则降低了74.93%。在Ni-Co基合金熔覆层中添加WC和石墨(G)后其自腐蚀电位提高:同时添加WC和G时的自腐蚀电位相比只添加WC时提高了32.39%,腐蚀电流则降低了19.37%;且同时添加WC和G试样的自腐蚀电位比Ni-40%Co提高33.86%,耐腐蚀性能相比Ni-Co基合金得到了增强和改善。另外,在同时添加WC和G的试样的极化曲线上出现了钝化区,且其钝化区腐蚀电位宽度大于只添加WC的试样,说明前者的耐腐蚀性优于后者。

20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中的腐蚀行为

采用自主设计动态腐蚀实验装置研究20#钢在CO_2/H_2O两相塞状流条件下的腐蚀行为,利用失重法、SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀试样进行腐蚀速率分析、腐蚀形貌观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随时间的延长腐蚀速率呈先小幅减小、后快速增大、再明显降低的趋势,4h和8h分别达实验条件下的最大值(2.074 6 mm/a)和最小值(1.898 8 mm/a);下管壁腐蚀形貌特征表明随时间延长腐蚀产物膜层由初始阶段疏松团絮状产物+细小针状产物组成含有微裂纹的单层腐蚀产物膜层逐渐转变为双层腐蚀产物膜,外层膜疏松其具有贯穿性裂纹,而内层膜相对致密并随时间延长致密度逐渐提高,EDS分析结果表明内层相对致密膜层的铁含量高于外层膜,属于富铁腐蚀产物,外层相对疏松膜层的碳氧元素含量之和相比内层膜较高;在同时间段上管壁腐蚀产物沿垂直流动方向呈条带状分布,由初始粗大疏松产物颗粒逐渐转变为具有规则排列特征的晶粒;腐蚀产物主要由Fe、C、O三种主要元素组成,主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_3O_4、FeOOH.

壳牌气化炉失效特性分析

煤气化炉各个功能工段的运行工艺条件不同,整套装置的材质因其工况要求而不同,在整套设备运行过程中工况又是非常复杂多变的,文中以某石化厂的壳牌气化炉的实际运行工艺与条件为基础对其失效机理进行初步研究。结果表明:在shell气化炉的气化反应段、急冷段、输气管段、反向段、合成器冷却段,因其不同的运行工况导致出现不同程度的回火脆化、热疲劳、冷凝腐蚀、高温硫化、冲蚀等现象,依此为依据对气化炉的失效机理进行初步分析,并总结了气化炉的结构特点及其检验要点,为安全运行制定周期检验提供理论基础和指导。

CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响

利用失重法、SEM、EDS、XRD和XPS等分析方法在自主设计的动态腐蚀实验装置上研究了CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响,对腐蚀试样进行了腐蚀速率分析、腐蚀形貌特征观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析。结果表明:随CO_2分压的增加腐蚀速率增加,0.04 MPa、0.28 MPa下分别达到腐蚀速率最小值(1.160 9 mm/a)和最大值(1.898 8mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO_2分压的增加最终形成颗粒较大的节瘤状产物,下管壁腐蚀产物由球形颗粒形成初始致密的单层膜逐渐转变为由致密的内层膜和具有网状连通裂纹的片状疏松外层膜构成;经EDS元素分析可知上下壁面的腐蚀产物均由Fe、C、O三种元素构成,XPS分峰图谱显示C 1s、O 1s和Fe 2p均出现了三个拟合峰位,结合XRD分析可知腐蚀产物的主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOOH。

板壳换热器腐蚀失效分析

板壳换热器在运行过程中会发生腐蚀失效。对板壳换热器腐蚀区域进行表面形貌、微观组织、腐蚀形貌和腐蚀产物分析。结果表明:板壳换热器的微观组织均为奥氏体+带状分布的铁素体,主要发生了点蚀和均匀腐蚀,壳程表面腐蚀比板程严重。凸起剥落与局部腐蚀性介质富集及微振磨损有关。管板腐蚀的主要原因为介质中的氯离子与硫离子。

20钢在气液两相分层流碱性条件下的腐蚀行为

在自主设计的动态腐蚀实验装置下,采用失重法、SEM、EDS和XRD等方法研究了20钢在CO_2/H_2O气液两相分层状流碱性条件下的腐蚀行为。结果表明,腐蚀速率随CO_2分压的增加而增加。从微观形貌特征可看到,腐蚀产物膜分为两层。其中,表层疏松且存在较宽裂纹,而内层相对致密。腐蚀产物主要由Fe、C和O三种元素组成,只有CO_2分压为0.025 MPa时包含少量C_2CaO_4。

ZG45钢表面镍钴基熔覆层的显微组织与耐腐蚀性能

采用真空熔覆技术在ZG45钢基体表面制备了不同镍钴配比,以及分别添加不同质量分数WC,石墨(G)+WC的镍钴基熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成,以及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明:熔覆层的组织致密,与基体实现了冶金结合,G+WC/镍钴合金熔覆层中主要组成相有Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Ni_3Si、CrB、FeC_3W、WC、C和γ-Ni-Co固溶体,镍钴合金熔覆层的耐腐蚀性能比基体的好,且随钴含量增加而提高;随着WC或G含量的增加,WC/镍钴合金熔覆层和G+WC/镍钴合金熔覆层的自腐蚀电流密度均先减小后增大;G+WC/镍钴合金熔覆层表面主要发生局部腐蚀,局部腐蚀坑主要出现在WC与G颗粒集中分布的区域。

湿硫化氢环境原料气管线焊缝开裂分析与对策

对湿硫化氢环境下某天然气净化厂原料气开裂管线进行失效分析,得出焊缝复合层焊接材料误用是管线失效开裂的主要原因,焊接缺陷、错边等导致应力集中,促进失效。同时提出了在湿硫化氢环境下防止产生类似失效的预防措施。

减顶空冷器换热管腐蚀失效分析

分别利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X衍射衍射仪和化学分析方法,对腐蚀失效后减压塔顶部空冷器换热管进行显微组织、腐蚀形貌、物相结构和腐蚀产物元素分析。结果表明,换热管的化学成分满足化工用09Cr2AlMoRE无缝钢管的要求,其显微组织为铁素体和珠光体。入口端和出口端的腐蚀形式分别为穿孔腐蚀和均匀腐蚀,腐蚀产物主要为铁的硫化物。

T形钢管混凝土柱-钢梁节点承载力性能研究

节点是一种广泛使用的结构形式,钢管混凝土柱-钢梁节点具有强度高,便于施工等优点,因此被应用于建筑的各个领域,为使建筑平面整体布局更加美观合理,钢管混凝土异形柱-钢梁节点扮演着重要的角色。本文在合理考虑钢管混凝土本构关系模型的前提下,利用ABAQUS有限元软件对钢管混凝土的方形轴压柱实验进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合良好,基于此正确模型基础上,利用ABAQUS软件建立了T形钢管混凝土柱-钢梁节点的数值分析模型,对T形钢管混凝土柱-钢梁节点受力特性进行了分析。结果表明:随着柱横截面含钢率、混凝土强度等级及钢管钢材强度等级的提高,T形钢管混凝土柱-钢梁节点的竖向承载能力在不断提高,梁柱线刚度比影响不十分明显。

Ni-WB_(2)复合熔覆层的微观组织及摩擦磨损性能

利用真空熔覆技术在45钢表面制备了Ni-WB_(2)复合熔覆层,利用SEM、EDS、XRD等分析其组织特征,利用销盘式摩擦试验机对其摩擦磨损性能进行了测试与分析。结果表明,Ni-WB_(2)复合熔覆层组织致密并与基体呈牢固的冶金熔合,熔覆层具有特殊的分层结构,分为网状结构层、过渡结构层和扩散熔合层,网状复合区又分为网状Ⅰ区和网状Ⅱ区。扩散区主要由铁基固溶体和镍基固溶体构成,过渡区的主要组成相为γ-Ni及Cr的碳化物,网状复合区的主要组成相有镍基合金、铬碳化物、WB_(2)、镍硅共晶以及WB_(2)与镍基合金中的元素形成的复杂硼化物和碳化物。当WB_(2)含量低于20%时,随着WB_(2)在复合熔覆层中含量的增加,其磨损率及摩擦因数均逐渐降低,当WB_(2)含量为15%时,Ni-WB_(2)复合熔覆层的磨损率及摩擦因数与基体相比,分别降低了48.94%与14.62%。网状分布的硬质相在摩擦过程中起到支撑载荷的作用,摩擦磨损过程中形成了WOx氧化物,均有利于降低复合熔覆层的摩擦磨损。

2205双相不锈钢在不同Cl^-含量的饱和H_2S/CO_2溶液中的腐蚀行为

采用全面腐蚀实验及SEM,EDS等表面分析技术研究了2205双相不锈钢在不同Cl-含量的饱和H2S/CO2溶液中腐蚀速率、腐蚀形态以及腐蚀表面膜层成分,并建立腐蚀过程机制模型。结果表明:随着温度与Cl-浓度的变化,腐蚀速率发生变化的转折点在Cl-浓度为(57-100)×10-6时,p H=4时,Cl-为170×10-6,温度50℃时的腐蚀速率最大,p H=6时,Cl-为170×10-6,温度80℃时的腐蚀速率最大,其最大腐蚀速率不超过0.004 mm/a;腐蚀表面形成较为致密的钝化膜,随着温度与氯离子浓度的升高,表面出现3~5μm的不稳定点蚀核。

固定管板换热器管板泄露失效分析

固定管板式换热器在运行过程中发生了角焊缝处泄露造成失效,利用光学显微镜、扫描电镜、X衍射以及化学分析等方法对换热管、管板以及焊缝区进行化学成分、显微组织、腐蚀形貌、腐蚀产物进行了分析。结果表明:换热管以及管板等化学成分符合标准要求,母材及热影响区为铁素体+珠光体,焊缝不同区域出现了马氏体以及贝氏体,裂纹周围管板侧和焊缝区的组织差别较大,焊缝区的应力集中以及壳程介质进入缝隙并在操作工艺条件下浓缩,形成高风险碱应力腐蚀敏感性,最终导致在马氏体或贝氏体含量较高的区域开始萌生裂纹并导致了自焊缝底部开裂向焊缝中心发展的裂纹,进而导致换热器角焊缝泄露。

20钢在CO_2/水溶液气液两相流液相中的腐蚀行为

利用SEM,XRD,EDS等研究了20钢在CO2/水溶液气液两相分层流液相中的腐蚀速率、腐蚀形貌以及腐蚀产物膜层的成分,并初步分析了其腐蚀行为机制。结果表明:随着时间的延长20钢腐蚀速率呈现不规则齿状规律变化,在4 h和8 h分别出现腐蚀速率峰值,腐蚀速率分别为2.27 mm/a,1.66 mm/a,5 h和12 h时出现腐蚀速率的谷值为1.02 mm/a,在8 h时腐蚀产物膜层由厚度为6μm左右致密的内层膜和厚度为9μm左右疏松的外层膜组成,腐蚀产物的主要组成元素为Fe、C、O,内层产物膜中Fe、C与O原子比稳定,而外层产物膜层的Fe、C与O原子比在膜层厚度方向上变化较大。

类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒,采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni0)复合涂层,研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与镍基合金(Ni0)、碳化钨增强镍基合金(Ni0+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni0+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明,WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中,镍基合金主要由基体相γ-Ni,铬化物硬质相CrB、Cr7C3、Cr23C6和共晶相Ni3B、Ni3Si构成;WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能,类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层;在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下,复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。

定向凝固镍基复合涂层的摩擦磨损性能

用真空熔覆技术在ZG45表面制备出20%WC+Ni和5%G+20%WC+Ni复合涂层,研究了涂层的微观组织结构和常温摩擦磨损性能,揭示了磨损机理。结果表明:复合涂层由Ni基固溶体和Fe3Ni等硬质相组成,组织致密,与基体结合良好,微观组织具有定向凝固组织特征;涂层内和涂层与基体的结合界面处没有夹杂孔洞等缺陷;在摩擦参数相同的情况下5%G+20%WC+Ni涂层的摩擦系数及其波动范围和磨损量均低于20%WC+Ni涂层;20%WC+Ni涂层的磨损率随着频率的增大而增加,而5%G+20%WC+Ni复合涂层的磨损率的变化情况则相反;20%WC+Ni涂层以磨粒磨损与氧化磨损为主,5%G+20%WC+Ni涂层为微片层脆性断裂与氧化磨损为主。

45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni+WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明:在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20μm厚的扩散熔合区以及250μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr_7C_3、Ni_(2.9)Cr_(0.7)Fe_(0.36)、Cr_(23)C_6、Ni_3Fe、Ni3_Si、Ni_3B、W_2C以及C等;真空熔覆过程包括:镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。

表面异构组织Ni/Al_2O_3熔覆层的制备与分析

运用真空熔覆技术在ZG45表面制备出与常规熔覆组织相比具有异常组织特征的Ni/Al2O3复合材料层。研究了制备工艺对熔覆层微观组织以及组织形成机制的影响。结果表明,1050℃×1 h工艺下能够制备出熔覆层表面光滑致密且与母材具有冶金结合的试样,熔覆层整体及界面组织致密、无夹杂,扩散层为白亮高镍合金,过渡层为Fe的细晶层。Al2O3颗粒均匀弥散分布在金属Ni基中,Al2O3颗粒与镍基合金的界面熔合效果良好,表面Ni基复合材料中的镍基合金在凝固过程中其晶粒的生长方向与热流方向呈一定角度分布。异常结构的形成是定向凝固过程中一种定向共晶的体现,表面复合熔覆层的表层硬度值最高,可达800 HV,其显微硬度自熔覆层表面开始至基体处呈现梯度分布。

高压洗涤器分布器的腐蚀开裂分析

高压洗涤器上部防爆空间入口处的分布器发生开裂,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及化学分析方法等对开裂分布器表面形貌、横向与纵向的微观组织、腐蚀形貌、断口表面垢物化学成分进行分析。结果表明:分布器的化学成分符合国家标准要求,微观组织为奥氏体+孪晶,平均硬度为HV143.8,开裂裂纹断口表面及裂纹尖端内有Al和Si等的氧化夹杂物,裂纹尖端延伸处可见与基体成分不同的胞状凸起的第二相,裂纹扩展沿第二相及夹杂物进行,这些夹杂物及第二相首先成为局部腐蚀的敏感点,在甲胺腐蚀液的作用下进而向纵深发展导致开裂,腐蚀坑则是以夹杂物为诱发点发展的局部腐蚀。

Ni-Co/WC-Graphite复合熔覆层的组织与三点弯曲行为

采用真空熔覆技术制备了Ni-Co/WC-Graphite(G)复合熔覆层,采用SEM、XRD等分析了微观组织及相组成,利用三点弯曲研究了复合熔覆层的弯曲行为,并分析了断口形貌特征、微区元素分析与断裂机制。结果表明:整个Ni-Co/WC-G熔覆层包括复合层区、过渡层区、扩散冶金熔合带以及热影响扩散区,复合层区呈现三维织构组织特征,主要组成相有Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Ni_3Si、CrB、WC、C和γ-Ni-Co固溶体,扩散影响区主要组织为珠光体,扩散冶金熔合带及过渡层主要组成相为镍钴基合金固溶体及金属间化合物;具有复合熔覆层试样的三点弯曲载荷-位移曲线初始呈线性变化,而后曲线斜率逐渐减小,在达到载荷峰值时Ni-Co/WC-G复合熔覆层在承受压应力时溃裂,而在承受拉应力时断裂,由于过渡层、扩散冶金带以及热影响扩散区的存在,使载荷在熔覆层失效后仍在一定范围内缓慢增加,熔覆层区断口形貌呈沿晶或穿晶特征,基体侧的热影响扩散区呈扇形解理断裂特征,远离界面的基体区域为具有大量韧窝的韧性断裂。