通过高温氧化试验研究了Inconel 740H合金在750 ℃的动态纯水蒸气环境中的氧化行为。结果表明: Inconel 740H合金的氧化增重近似遵循抛物线规律, 随氧化时间的延长氧化产物粗大; 氧化膜形貌与在干燥空气中氧化的明显不同, 但未发现明显的氧化膜开裂和剥落现象; 合金氧化100 h后形成连续的Cr2O3氧化膜, 氧化膜厚度随着氧化时间的增加而增大; 氧化1 000 h后形成的氧化膜主要由Cr2O3和少量的(Mn, Ni)Cr2O4尖晶石组成, 靠近氧化膜的合金内部出现明显的贫铬区, 并伴生少量的Al2O3和TiO2内氧化产物。
所属栏目
试验研究国家自然科学基金青年基金资助项目(51301130; 51301131)
收稿日期
2014/8/182015/7/1
作者单位
鲁金涛: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
杨珍: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
徐松乾:宝钢研究院特钢技术中心, 上海 200940
赵海平:宝钢研究院特钢技术中心, 上海 200940
赵新宝: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
谷月峰: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
备注
鲁金涛(1984-), 男, 河北唐山人, 高级工程师。
引用该论文:
LU Jin-tao,YANG Zhen,XU Song-qian,ZHAO Hai-ping,ZHAO Xin-bao,GU Yue-feng.High Temperature Oxidation Behavior of Inconel Alloy 740H in Pure Steam[J].Materials for mechancial engineering,2015,39(10):37~41
鲁金涛,杨珍,徐松乾,赵海平,赵新宝,谷月峰.Inconel 740H合金在纯水蒸气环境中的高温氧化行为[J].机械工程材料,2015,39(10):37~41
参考文献
【1】
纪世东, 周荣灿, 王生鹏, 等.700 ℃等级先进超超临界发电技术研发现状及国产化建议[J].热力发电, 2011, 40(7): 86-88.
【2】
PATEL S J, BAKER B A, GOLLIHUE R D. Nickel base superalloys for next generation coal fired A-USC power plants[J]. Procedia Engineering, 2013, 55: 246-252.
【3】
赵双群, 董建新, 张麦仓, 等.新一代超级超临界锅炉过热器用管材Inconel 740[J].钢铁研究学报, 2003, 15(7): 160-164.
【4】
EVANS N D, MAZIASZ P J, SWINDEMAN R W. Microstructure and phase stability in INCONEL alloy 740 during creep[J]. Scripta Materialia, 2004, 51(6): 503-507.
【5】
SHINGLEDECKER J P, PHARR G M.The role of eta phase formation on the creep strength and ductility of INCONEL Alloy 740 at 1 023 K (750 ℃)[J]. Metallurgical and Materials Transactions, 2012, 43: 1902-1910.
【6】
CHONG Yan, LIU Zheng-dong, GODFREY A, et al. Microstructure evolution and mechanical properties of Inconel 740H during aging at 750 °C[J].Materials Science & Engineering A, 2014, 589: 153-164.
【7】
ZHAO Shuang-qun, XIE Xi-shan, SMITH G D, et al. Research and Improvement on structure stability and corrosion resistance of nickel-base superalloy INCONEL alloy 740[J]. Materials and Design, 2006, 27(10): 1120-1127.
【8】
NATESAN K, PARK J H. Fireside and steam side corrosion of alloys for USC plants[J].International Journal of Hydrogen Energy, 2007, 32(16): 3689-3697.
【9】
COWEN C J, DANIELSON P E, JABLONSKI P D. The microstructural evolution of Inconel alloy 740 during solution treatment, aging, and exposure at 760 ℃[J].Journal of Materials Engineering and Performance, 2011, 20(6): 1078-1083.
【10】
TAKEDA Y, KANAYA M, YAMAMOTO S, et al. Oxidation and cracking behavior of Nickel base superalloys under bending stress in advanced steam condition beyond 700 ℃[M]//CENK F, CHI Y, WANG F.Challenges of Power Engineering and Environment.[S.l.]: Springer Berlin Heidelberg, 2007: 1031-1036.
【11】
BERTHOD P, ARANDA L, MATHIEU S, et al.Influence of water vapour on the rate of oxidation of a Ni-25wt.% Cr alloy at high temperature[J]. Oxidation of Metals, 2013, 79(5/6): 517-527.
【12】
GUILLOU S, CABET C, DESGRANGES C. Influence of hydrogen and water vapour on the kinetics of chromium oxide growth at high temperature[J]. Oxidation of Metals, 2011, 76: 193-214.
【13】
ASTEMAN H, SVENSSON J E, NORELL M, et al.Influence of water vapour and flow rate on the high-temperature oxidation of 304L: effect of chromium oxide hydroxide evaporation[J]. Oxidation of Metals, 2000, 54(1/2): 11-26.
【14】
ESSUMAN E, MEIER G H, ZUREK J, et al. Protective and non-protective scale formation of NiCr alloys in water vapour containing high- and low-pO2 gases[J]. Corrosion Science, 2008, 50(6): 1753-1760.
【15】
PUJILAKSONO B, JONSSON T, HALVARSSON M, et al. Paralinear oxidation of chromium in O2+H2O environment at 600-700 ℃[J]. Oxidation of Metals, 2008, 70(3/4): 163-188.
【16】
YAMAUCHI A, SUZUKI Y, SAKAGUCHI N, et al. Microstructure and analysis of oxide scales formed on Cr-Si-Ni compacts in air and H2O-containing atmosphere[J]. Corrosion Science, 2010, 52(6): 2098-2103.
【17】
赵双群, 谢锡善, 董建新. Inconel 740 合金在空气和含有水蒸气的空气中的氧化研究[J]. 动力工程学报, 2011, 31(10): 797-802.
【18】
ASTEMAN H, SVENSSON J E, JOHANSSON L G. Oxidation of 310 steel in H2O/O2 mixtures at 600°C: the effect of water vapour enhanced chromium evapouration[J].Corrosion Science, 2002, 44(11): 2635-2649.
【19】
CASTANEDA S I, PEREZ F J. Microstructure and volatile species determination of ferritic/martensitic FB2 steel in contact with Ar+40% H2O at high temperatures[J]. Oxidation of Metals, 2013, 79(1/2): 147-166.
【20】
叶长江, 沈嘉年, 李铁藩. 合金元素硅和铈对镍铬合金高温氧化行为的协同作用[J]. 中国腐蚀与防护学报, 1993, 13(3): 229- 235.
【21】
ISHITSUKA T, INOUE Y, OGAWA H.Effect of silicon on the steam oxidation resistance of a 9% Cr heat resistant steel[J]. Oxidation of Metals, 2004, 61(1/2): 125-141.