文摘

研究腐蚀行为的一系列实验高铬(18.53 - -30.48 wt. %),高碳(3.82 -5.17%)铸铁NaCl-KCl在670°C(1): 1米)已被使用的减肥技术评估并与304年式不锈钢。发现所有的铸件有较高的腐蚀速率比传统的304 ss,添加铬铸铁的降解率增加。此外,腐蚀速率增加了增加C含量达到4.29%,但它降低了其内容的进一步增加。结果讨论了消费的Cr₂O₃层的融化。

1。介绍

熔盐技术已广泛应用于工业国家由于其物理和化学特性,尤其是其高导电性、高处理速度、高扩散率。最近,它已经吸引了很多注意力在喷气发动机,燃料电池,催化剂,金属提纯,以及某些燃烧条件如垃圾焚烧炉,biomass-fired锅炉,电站(1- - - - - -5]。因此,研究结构材料的腐蚀处理高温熔盐也在不断进行。人们普遍意识到,Cr不耐腐蚀的有效元素改善Fe-based和镍基合金由于氯盐攻击(6- - - - - -15]。然而,通过提高Cr内容,可以增加Fe-based合金的耐腐蚀性能。工艺设备问题造成炉边腐蚀经常遇到在焚化炉燃用生物质成型燃料锅炉和浪费。饲料的主要问题是复杂的性质(浪费)以及腐蚀性杂质形成低熔点的化合物点重和碱金属氯化物防止氧化防护尺度的形成,导致加速降解的金属元素(1]。特别是,在还原条件下如垃圾气化的典型操作的植物,甚至在局部减少情况下,经常出现在垃圾焚烧系统正确运行的情况下,很难形成保护性氧化尺度等、SiO₂,表面上的结构材料。因此,可以进一步增强腐蚀攻击减少大气盐的存在下存款(2]。,高碳高铬铸铁常用在工业条件下受到摩擦和磨损的环境中发现矿业或煤炭水泥磨。然而,由于高铬合金是非常耐熔盐热腐蚀的除外氯化物可以发现,本研究的目的是评估的可能性使用这些金属在氯化物存在的条件。

2。实验的程序

不同标本,化学成分如表所示1以下不同的考虑不同微观结构的高铬、高碳铸件为给定的其他地方(16]。这是计划维护两个级别的等效铬含量的比值(Cr_E碳(C)的等值_E从(),计算17]:

实验设计中针对水平4和7的密苏里州,1%和2.6%,增加1.2%。标本被融化在空气感应炉和注入金属锭模具大约200毫米宽度,高度150毫米,10毫米厚。的工作盐由500毫克/厘米²的共晶混合物NaCl-KCl, 1: 1 M,分析级为每个测试。测试温度为670°C在静态空气条件在96小时。所有材料加工成标本的尺寸大约10毫米×15毫米×1.5毫米,在测试之前,他们的表面准备的标准技术从240年到600年与碳化硅磨粒研磨纸,用水洗,用丙酮脱脂。相比之下,同样的测试完成了304年式不锈钢(304 ss)。重量进行腐蚀试验,腐蚀速率测量体重,电熔炉在静态空气中96小时。减肥计算如下: 在哪里样品的质量是腐蚀之前,腐蚀后试样的质量,接触区域的标本。三个标本每个合金是由工作的盐,但只有两个贴纸,化学清洗根据ASTM G1 81标准每24小时为了获得,而其他试样安装在胶木截面和抛光分析地下腐蚀作用使用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDX)辅助进行微量化学分析。另外,x射线分析在腐蚀产物从腐蚀标本。

3所示。结果与讨论

典型的微观结构的一些测试了合金如图1基本上,可以看出他们由大碳化物,介于90和235之间的区域μ米²包含不同的合金元素如铁、钼,V, Ti,但是最主要的元素是Cr。这些碳化物的类型(M =铬、铁,V, Ti,等等)。但在碳化物的类型,,在场,包围着一个奥氏体矩阵包含主要是铁,加上Cr, SI,密苏里州,倪16]。体重的变化随着时间的推移,不同的样本图所示2。可以看出304 ss比其他人更低的减肥合金的至少一个数量级。在高铬、高碳铸件,在第一个24小时,热当量碳值的5.21和5.31最低体重值,而演员的最高价值是一个C_E值为4.45。在大多数的情况下,可以看出,日志(之间的线性关系)和时间之后。这是在图更加突出2 (b)如图,扩大数据2(一个)304 - ss,没有结果。

它已被证明5]在氯化物熔盐存在,存在的铬合金的耐腐蚀性能是有害的。同样,众所周知,不锈钢很容易敏感由于铬碳化物的形成,当这些钢铁暴露在温度在450 - 800°C;因此,这两个元素的影响,或者,更好,Cr_E和C_E,。腐蚀速率的变化与C_E价值观不同的曝光时间后测试如图3。可以看出,有一个例外,C_E值低于4.45,腐蚀速率值增加为C_E值增加;然而,对于C_E值高于4.45正好相反,腐蚀速率随C的增加而减小_E。也许这是因为,正如上面建立的,碳铬碳化物形式,降低钢的耐蚀性,同时,它已被认为碳结合自己十倍的重量生产铬碳化物(4),因此,碳的含量越高,越会转化为铬铬碳化物,降低,因此,其耐蚀性。此外,钼似乎增加了耐腐蚀由于碳化物细化,这一事实取代一些铬钼结合碳。

就相当于铬值,Cr_E,图4表明,一般来说,该元素的腐蚀速率增加而增加,也就是说,从20.5%到41.3%铬的加入可以提高高铬的腐蚀速率几乎三倍,高碳NaCl-KCl混合物在670°C。如果我们检查这些合金的莫内容表1,它增加几乎以相同的方式,因为Cr,所以莫内容的影响腐蚀速率是一样的Cr。李和明镜5),使用两个Fe-21Cr和Fe-35Cr合金NaCl-KCl熔融盐在670°C 48 h,得到减肥的值0.8和1克/厘米²,分别。经过48小时的曝光,我们的标本有减肥值在0.3 - -0.4克/厘米之间²,低于结果报道在李的工作。另一方面,当10、20或45%铝加入铁、铝的腐蚀速率下降增加内容(5),显示的有益作用和Cr的不利影响。

化合物中发现的腐蚀产物规模选定的样品如图5基本上,可以看出它们形成的氧化物如铁₃O₄、铬₂O₃,盐化合物,氯化钠和氯化钾。此外,一些峰值对应于K₂阴极射线示波器₄和钠₂阴极射线示波器₄被确定。图6显示了合金的显微图7 C_E值为3.97 x射线一起的映射啊,铬、铁、Cl。从这些显微图和x射线结果,可以说,不仅有外部多孔氧化物如铁₃O₄、和铬₂O₃,而且一些内部退化发生由于内部氧化物和氯化物的证据。Cr-rich粒子的存在,也许碳化物,很明显从Cr映射。铸造用C_E值为5.31,图7显示存在的外部多孔,分离铁,铬氧化物一起一些氯化物。这次Cr-rich粒子更严重受损。最后,对于演员和一个C_E值为5.21,图8,清晰可见的厚,内部氧化铁与外部更薄、分离铬氧化层;这一次内部氯化物的存在是显而易见的。

上述腐蚀结果显然意味着高铬和C内容发挥不利作用对NaCl-KCl融化的耐蚀性攻击。合金的腐蚀防护与盐融化取决于两者的化学稳定性的各种金属及其氧化物、氯化物等化合物。事实上,保护性的氧化物的分解容易发生溶解到融化,和氧化降解率会特别快,如果有很高的溶解度(18,19]。

李和明镜5)提出了Cr₂O₃解散机制基本上铬氧化反应与氯化钾或氯化钠形成铬酸(M₂阴极射线示波器₄),并进一步结合这些氯盐导致持续液体phase-enhanced热腐蚀后下一个反应: 进一步,M是Na或k,这些铬酸盐和氯作为氧化剂吗 在Cr可以选择性地氧化成氯通过以下反应:

尽管x射线结果并未显示CrCl的存在₂(图5)x射线映射图6显示了Cr和Cl在一起,支持这一假设。然而,CrCl的向外扩散₂非常不像由于其巨大的分子体积。此外,在缺乏孔隙度的情况下,物质的运输通过规模发生离子的移动,而不是分子。此外,CrCl₂可能局部转换成氧化没有向外扩散,当当地氧气潜在(随着时间的推移会增加在固定位置)规模足够大时没有暗示分子氧的参与,例如,通过与铬酸盐反应。由于浓度梯度,CrCl₂将向外扩散,高氧潜力,它将被转换成Cr₂O₃根据

显微图如图6- - - - - -8显示外部Cr的存在₂O₃层,而x射线模式显示K₂阴极射线示波器₄和钠₂阴极射线示波器₄支持这一假设。一些研究已经证实,Cr工作₂O₃有一个更高的溶解度在NaCl-KCl融化比铁氧化物(铬酸盐20.]。因此,Cr可能导致恶化的耐腐蚀性能在遇到氯盐氧化气氛。先前的工作表明,K -或Na-chromate可以形成Cr-containing材料包括熔融碱金属氯化物和变换从预铬氧化物21- - - - - -23]。许多新的液相可以形成的,因此,保护Cr₂O₃电影是很难建立NaCl-KCl下融化,相反,液体phase-assisted热腐蚀可以持续很长一段时间。

4所示。结论

研究高铬的影响,高C铸铁的热腐蚀NaCl-KCl融化在670°C评估并与传统304年式不锈钢。发现所有铸铁腐蚀速率较高,304不锈钢,这种降解率增加了Cr的内容。此外,腐蚀速率增加的C含量增加到4.29%,但它减少进一步增加其内容由于防护Cr解散₂O₃层的Cl-containing融化。