热处理对新型Ni-Fe基高温合金烟灰-气腐蚀行为的影响
热处理对新型Ni -Fe 基高温合金烟灰/
气腐蚀行为的影响*黄锦阳1,鲁金涛1,杨 征1,刘 武1,2
,杨 珍1,赵新宝1,袁 勇1
(1 西安热工研究院有限公司,
国家能源清洁高效火力发电技术研发中心,西安710032;2 西安理工大学材料科学与工程学院,
西安710048)摘要 以针对700?超超临界燃煤锅炉用高温耐热材料而开发的一种新型Ni -Fe 基合金为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM ),能谱分析(EDS )及X 射线衍射(XRD )
等方法分析合金组织结构二腐蚀产物形貌二元素分布和腐蚀产物物相,研究两种热处理制度对合金在模拟锅炉烟灰/气环境中高温腐蚀行为的影响三结果表明,750?腐蚀500h 后,
两种热处理试样表面氧化膜结构完整,腐蚀产物基本一致,主要为富Fe 二Cr 氧化物,另有少量Al 2O 3二TiO 2及Ti 二Mo 的内硫化腐蚀产物,但截面腐蚀形貌差异较大三由不同热处理造成的合金组织结构的变化影响了合金的腐蚀速率,腐蚀前400h 内,1#试样氧化膜较厚,腐蚀增重较大,400h 后,沿晶界内腐蚀现象的加剧导致2#试样的腐蚀增重曲线与1#趋于一致三
关键词 Ni -Fe 基合金 热处理 烟灰/气 腐蚀机理 超超临界中图分类号:TG172 文献标识码:A
Effect of Heat Treatment on Corrosion Behavior of a Newl y Develo p ed Ni -Fe
Based Su p erallo y in Simulated Coal Ash /Gas Environment
HUANG Jin y an g 1,LU Jintao 1,YANG Zhen g 1,LIU Wu 1,
2,YANG Zhen 1,
ZHAO Xinbao 1,YUAN Yon g 1
(1 National Ener gy R &D Center of Clean and Hi g h -Efficienc y Fossil -Fired Power Generation Technolo gy ,Xi an Thermal Power Research Institute Co .,Ltd .,Xi an 710032;2 Colle g e of Materials Science
and En g ineerin g ,Xi an Universit y of Technolo gy ,Xi an 710048)
Abstract The corrosion behavior of a newl y develo p ed Ni -Fe based su p erallo y which used in 700?ultra -su p ercritical boilers was studied under simulated coal -ash /flue -g as environment after two kinds of heat treatment .The microstructures ,mor p holo gy ,com p ositions and p hases of the corrosion p roducts were anal y zed b y scannin g electron microsco p e (SEM ),ener gy dis p ersive s p ec -trometer (EDS )and X -ra y diffraction (XRD ).The results show that a continuit y and inte g rit y oxide film and basic consistent corro -sion p roduct are formed on the two sam p les surface after corrosion at 750?for 500h ,while the si g nificant differences are obviousl y
observed on the cross section corrosion mor p holo gy .The oxide of Fe and Cr is the main corrosion p roducts for the 2sam p les ,while
a small amount of Al 2O 3,TiO 2and sulfide rich in Ti ,Mo is discovered .The microstructural chan g es caused
b y different heat treat -ment p rocesses have influenced the corrosion rates of allo y .The oxide film of sam p le 1#is thicker and the mass g ain is lar g er in the 400h of corrosion .After 400h ,the mass g ain curves of sam p le 2#tends to be the same with sam p le 1#with the increase of the in -ner corrosion intensifies alon g the g rain boundar y .
Ke y words Ni -Fe based su p erallo y ,heat treatment ,coal -ash /flue -g as ,corrosion mechanism ,ultra -
su p ercritical *国家自然科学基金(
51401163;51401164);中国华能集团公司重点科技项目(ZD -15-HJK02;ZD -15-HJK04) 黄锦阳:男,1988年生,硕士,工程师,主要研究方向为高温材料的腐蚀与防护 E -mail :huan gj in y an g @t p ri .com .cn 鲁金涛:
通讯作者,男,1984年生,博士,高级工程师,主要研究方向为金属材料的腐蚀与防护 E -mail :lu j intao@t p ri .com .cn
0 引言
提高燃煤电厂发电机组效率最有效途径之一是发展更高参数的超高温高压设备,在这样的要求和背景下,超超临界机组已经成为我国新建和扩建机组的主要发展趋势,并将逐步成为我国火电行业的主力机组[1-2]三但随着发电机组蒸汽参数提高至700?/35MPa ,对于管材合金在此参数下10
万h 持久强度不低于100MPa 和20万h 腐蚀损失小于
2mm 的要求[3]
,
超超临界机组使用环境最为苛刻的现役水冷壁和过/再热器材料已完全不能胜任,因此开发新型耐热
高温合金十分必要三
合金在高蒸汽参数下的服役环境中,其抗腐蚀性能是合
金设计中需要考虑的重要因素[4]三大量研究认为[5-8]
:锅炉煤
在燃烧过程中会产生大量SO 2二SO 3二H 2S 二
氮氧化物和硫酸蒸气等腐蚀性烟气以及各种碱性氧化物(Fe 2O 3二K 2O 二Na 2O 等)和低熔点硫酸盐类(K 3Fe (SO 4)3二Na 3Fe (SO 4)3)
等物质,而锅炉管受热面金属材料的腐蚀,主要是炉管表面与这些煤燃烧产物以及锅炉给水二炉水和空气等共同作用下发生化学反应导致的金属腐蚀破坏三从合金设计理论角度看,通过调整合金中主要耐蚀性元素Cr 的含量可大大提高合金的耐高
四
943四热处理对新型Ni -Fe 基高温合金烟灰/气腐蚀行为的影响/黄锦阳等万方数据