模拟烟气侧腐蚀-载荷协同作用下Super304H钢失效行为研究
Super304H钢因具有高的许用应力、持久强度，良好的高温抗氧化性能、抗高温腐蚀性能，以及适中的价格在超超临界火电机组锅炉过／再热器中得到了广泛应用。目前对Super304H钢的研究局限在独立的氧化／腐蚀研究、静态空气中持久寿命这两个方面，对其在真实服役环境中腐蚀失效及腐蚀产物层生长，特别是烟气侧腐蚀.载荷协同作用下耐热钢的提前失效特征及机理的研究鲜见报道，然而，耐热钢沿晶腐蚀断裂导致的爆管事故是火电机组安全服役的重要共性风险。因此，研究其失效行为及机理具有显著的理论价值和工程意义。 本文采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)等仪器研究了Super304H钢在650℃模拟烟气侧腐蚀环境中的高温腐蚀行为。结果表明：Super304H钢腐蚀72h、151h、321h、和700h后，腐蚀层的平均厚度分别为2.5μm、5.2μm、11.5μm、和27.8由疏松的Fe203外层、相对致密的Cr203内层及界面硫化产物构成；硫化产物在晶界处累积膨胀、及Fe向氧化膜扩散、溶解等导致“瘤状”Fe203凸起腐蚀产物的形成；随着腐蚀时间的延长“瘤状”腐蚀产物长大，易破裂、易剥落的腐蚀产物层以及保护性的Cr203膜逐渐剥落，导致钢有效横截而积进一步减小：腐蚀环境缩短了不同载荷下Super304H钢的持久寿命，模拟烟气侧腐蚀环境中的外推持久强度为80MPa，相比静态空气环境(140MPa)相差约43%;烟气侧腐蚀环境是导致合金表面腐蚀产物疏松多孔和出现大量“瘤状”凸起产物的主要因素；载荷提高腐蚀层／金属界面孔洞形核速率从而降低Super304H持久强度：载荷明显增加腐蚀层和腐蚀影响区的厚度，220Mpa.546h分别为2μm、lOμm,OMpa.546h分别为0.6μm、1.8μm;利用聚焦离子束(FIB)结合透射电子显微镜(TEM)的原位测试表明载荷作用下腐蚀影响区形成了尖晶石相CuCr204.大量的位错塞积、位错缠结及细小的碎化晶粒。
Super304H钢;烟气侧腐蚀;载荷作用;持久断裂;失效行为
西安理工大学
硕士
材料工程
赵麦群;鲁金涛
2018
中文
TG142.15
65
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）