热爆枪喷钨铬钴合金6和Stellite-21涂层的腐蚀行为在锅炉钢SAE 431 900°C

文摘

热腐蚀严重的问题在燃气涡轮机,燃煤锅炉的过热器和省煤器。发生由于使用广泛的燃料如煤、石油等的温度升高。防护涂料在锅炉钢是在这样的环境中使用。在目前的调查,钨铬钴合金6和Stellite-21涂层沉积在锅炉钢SAE 431年爆炸枪方法。钨铬钴合金6和Stellite-21涂层的热腐蚀性能以及裸SAE 431 Na的钢铁一直在积极评估环境₂所以₄-82%的铁₂(所以₄)₃在循环条件下的高温900°C的总持续时间50周期。热重技术被用来近似热腐蚀的动力学。钨铬钴合金6涂层的热耐蚀性优于Stellite-21涂层在给定的环境中。扫描电子显微镜是用来描述热腐蚀产物的表面。

1。介绍

材料的降解以不可预知的速度很令人担忧,在高温锅炉、燃气轮机和工业废弃物焚化炉(1- - - - - -4]。残油的使用能源发电系统是众所周知的由于高档燃料消耗和经济原因。残油含有钠、钒和硫杂质。这些杂质在一起形成低熔点的化合物反应,称为灰,表面沉积材料和诱导热腐蚀(5]。有一个普遍认为浓缩碱金属盐如Na₂所以₄,V₂O₅,菲₂(所以₄)₃通常发现热腐蚀启动子在这些应用程序。由于高成本的去除这些杂质,使用低品位燃料通常是合理的(6]。这些盐的气态环境中可能导致快速材料退化和导致过早失效的组件由于其腐蚀性能(4]。热耐腐蚀材料的高温区域可以提高保护热喷涂涂层的应用程序,因为它改变了表面而不影响散装材料属性(7- - - - - -10]。爆轰炮是一种热喷涂过程用于生产涂料有极好的粘合强度低孔隙度和更高的密度11- - - - - -13]。当前工作的目的是调查爆炸枪喷射法的作用热耐腐蚀的钨铬钴合金6和Stellite-21涂层SAE 431锅炉用钢。热腐蚀测试的标本进行了熔盐环境中Na₂所以₄-82%的铁₂(所以₄)₃在900°C 50周期持续时间一小时。热重技术被用来研究钨铬钴合金6和Stellite-21涂层的热腐蚀行为以及裸露的SAE 431锅炉用钢。表面SEM分析是用来描述热腐蚀产物的表面。

2。实验的程序

2.1。涂料的发展

2.1.1。衬底材料,涂层粉末

SAE 431锅炉钢(c - 0.16, 1.0毫克,也s - 0.03, p - 0.04, Cr-16, ni - 2.5, Fe-Bal)被选中作为衬底材料。标本测量约20毫米×15毫米×5毫米被切割和抛光使用180,220,320,400,600等级的SiC金刚砂的论文。

标本被抨击使用钨铬钴合金6和Stellite-21(毅力20)粉末涂层沉积之前。商用钨铬钴合金6 (c - 1.05, 4.48 w - ni - 1.95, fe - 1.78, cr - 29.50, si - 1.18, mg - 0.45, Co-Bal)和Stellite-21 (c - 0.25, mo - 5.5, ni - 3.0, fe - 1.0, cr - 29.0, si - 1.0, Co-Bal)粉末被用作涂料粉末。

2.1.2。涂层沉积

爆轰炮法应用的涂料钨铬钴合金6和Stellite-21锅炉钢衬底SVX粉米表面工程分公司,大诺伊达(印度)。目前的工作报告中使用的工艺参数表1。氮气体混合物中扮演一个重要的角色。氮的作用是冲洗室所有剩下的热粉粒子可以否则引爆爆炸混合物在一个不规则的时尚和渲染整个过程失控。

2.2。热腐蚀试验

所有的样品在丙酮清洗去除任何从表面灰尘和水分。标本在烤箱加热到250°C的适当的盐层的附着力。盐的钠₂所以₄-82%的铁₂(所以₄)₃彻底与蒸馏水混合应用在温暖均匀抛光标本的帮助下一个骆驼毛刷。盐层的数量保持在4.0 - -5.0毫克/厘米²。盐涂标本干通过保持他们在烤箱100°C 3 - 4小时。在熔盐热腐蚀研究进行Na₂所以₄-82%的铁₂(所以₄)₃50周期循环条件下。每个周期由1小时加热铝船与标本在900°C坝塔尔合金钢丝管式炉在室温下冷却20分钟紧随其后。在热腐蚀,标本和船只的重量测量在每个周期的开始和结束的帮助下电子称重平衡1毫克的准确性。灶神星规模当时还包括测量的重量。腐蚀速率的计算使用裸的体重改变测量和钢板样品。所有的样品的表面腐蚀测试后分析了使用扫描电子显微镜(蔡司SEMEVO 18)。

3所示。结果与讨论

所有as-sprayed样本的热腐蚀试验之前类似的条件。的平均表面粗糙度(Ra)抛光涂层被发现在1 - 4的范围μm。as-sprayed涂层的孔隙率被发现在1%至0.1的范围。

3.1。循环在熔盐热腐蚀

图1显示了SAE的体重增加单位面积431锅炉钢,钨铬钴合金6,Stellite-21热腐蚀后涂层熔盐的存在Na₂所以₄-82%的铁₂(所以₄)₃在循环条件下环境。钨铬钴合金6层的最低观察体重值随后SAE 431锅炉钢和Stellite-21涂层测试环境下。Stellite-21涂层和裸露的SAE 431锅炉钢显示几乎相似的体重增加。在最初的10个周期,体重增加涂层和裸露的样本几乎可以忽略不计。整个体重增加后50周期SAE 431钢,Stellite-21涂料,和钨铬钴合金6层被发现是81.440,82.556和54.812毫克/厘米²,分别。

体重增加广场(毫克²/厘米⁴)和时间(周期)阴谋策划在图2建立热腐蚀的速率定律。从图表可以看出,涂层近抛物线速率定律。

的抛物线速率常数使用线性最小二乘算法来计算一个函数的形式,在那里体重增加单位表面积(毫克/厘米吗²),曝光时间在小时(14]。抛物线速率常数的值111.41发现,114年,50.20×10吗⁻⁸g²厘米⁻⁴年代⁻¹SAE 431锅炉钢,Stellite-21涂料,分别和钨铬钴合金6涂层。

3.2。扫描电镜分析

图3显示了sae的SEM显微图- 431锅炉钢和钨铬钴合金6和Stellite-21涂层后暴露在热腐蚀环境50周期。图3(一个)表明,锅炉用钢是扭曲的,表面粗糙。不可见的裂缝在锅炉钢的表面。Stellite-21涂层,表面可以看到裂缝表面的SEM图像(图3 (b))。裸和Stellite-21涂布锅炉钢几乎类似的体重增加,由Stellite-21涂层略高于SAE 431锅炉用钢。微裂纹起源于边缘和中心转发的Stellite-21涂层可能导致了散裂和更高的涂层的减肥。钨铬钴合金6涂料的SEM图像似乎是光滑和附着在基板(图3 (c))。钨铬钴合金6涂层显示最低的热腐蚀速率测试材料。根据Sidhu et al。(2007),钨铬钴合金6层有一个倾向于像退化的物种的扩散障碍(15]。他们进一步报道和硅铬的氧化物的形成的边界Co-rich长条木板。根据Luthra [16和Luthra和木材17)的增加CoCr的增长₂O₄和铬₃O₄形成增加钨铬钴合金6涂料的耐蚀性。扩散活动通过首席运营官可能是由于CoCr的形成受阻₂O₄的进一步形成,从而抑制氧化(首席运营官)16,17]。Sidhu和普拉卡什18)也报告了类似的形成阶段,研究等离子体喷涂钨铬钴合金6涂层在Na₂所以₄-60% v₂O₅环境。

4所示。结论

在目前的工作,热爆枪喷钨铬钴合金6的腐蚀行为和Stellite-21涂料在SAE 431锅炉钢Na的积极的环境₂所以₄+ 82%铁₂(所以₄)₃在900°C已经调查,以下的结论。

所有的样品展示微不足道的体重在最初的10个周期的接触之后,体重逐渐增加。钨铬钴合金6涂层显示最低体重增加热腐蚀环境下测试材料。裸和stellite-21 SAE 431锅炉钢显示几乎相似的体重增加。高体重增加的Stellite-21涂料可能是由于裂纹的起始边缘。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

1. n . Eliaz g .示麦,r . m . Latanision“热在燃气轮机零部件腐蚀,”工程失效分析,9卷,不。1,31-43,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. 诉h·伊达尔戈f·j·b·Varela A·c·梅内德斯和s p·马丁内斯,“高温冲蚀磨损的比较研究plasma-sprayed NiCrBSiFe WC-NiCrBSiFe涂料在燃煤锅炉模拟条件下,“摩擦学国际,34卷,不。3、161 - 169年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. n . k . Mishra:库马尔,s . b . Mishra“热爆枪喷铝的腐蚀行为₂O₃-40年tio₂在镍基超合金涂层在900°C,”印度材料科学杂志》上453607卷,2014篇文章ID, 5页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. d . Wang”chromized的腐蚀行为和/或镀铝2.25 cr-1mo钢medium-BTU煤气化炉环境,”表面涂层技术,36卷,不。1 - 2,49-60,1988页。视图:谷歌学术搜索
5. t . s . Sidhu a·马利克·普拉卡什,和r·d·Agrawal“氧化和热腐蚀阻力HVOF喷涂WC-NiCrFeSiB涂层Ni - Fe-based超合金在800°C,”热喷涂技术杂志》上,16卷,不。5 - 6,844 - 849年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. a . m . Beltran)和t . n .海岸,“热腐蚀”的超合金c·t·西姆斯和w·c·哈格尔,Eds。,chapter 11, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 1988.视图:谷歌学术搜索
7. t . Sundararajan黑田,t . Itagaki,“安倍蒸汽氧化镍铬电阻热喷涂涂层cr-1mo 9日钢。第1部分:80 ni-20cr。”ISIJ国际,43卷,不。1,第103 - 95页,2003。视图:谷歌学术搜索
8. t . Sundararajan、美国黑田和f·安,“蒸汽氧化研究50 ni-50cr HVOF喷涂涂料cr-1mo 9日钢:改变整个涂层/基体界面结构和形态,”材料交易,45卷,不。4、1299 - 1305年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. 松原y和a . Tomiguchi”表面纹理的高速氧燃料喷涂料和胶粘剂强度卷钢铁厂,”热喷涂:国际涂料技术的发展:国际热喷涂研讨会论文集,1992年5月5日6月2日28日,美国佛罗里达州奥兰多市,c . c . Berndt Ed, 637 - 645年,1992页。视图:谷歌学术搜索
10. l·伯恩斯和m·克雷默”方法和装置的应用热喷涂涂层铝发动机缸孔,”第七届全国热喷涂会议学报》上,页39-42、波士顿、质量,美国,1994年。视图:谷歌学术搜索
11. 诉拉,b . s . Sidhu d·普里和s·普拉卡什,“等离子喷涂纳米和传统涂层的性能,”澳大利亚陶瓷协会杂志》上,44卷,不。2,56 - 62,2008页。视图:谷歌学术搜索
12. p s Sidky和m·g·霍金”对无机涂料和涂层过程减少磨损和腐蚀,”英国腐蚀杂志,34卷,不。3、171 - 183年,1999页。视图:谷歌学术搜索
13. b . s . Sidhu d·普里,普拉卡什,“机械和冶金性能的等离子喷涂和激光熔型Ni-20Cr钨铬钴合金6涂料,“材料加工技术杂志》上,卷159,不。3、347 - 355年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. z Znamirowski, l . Pawlowski t Cichy, w . Czarczynski“低宏观场电子发射从表面等离子喷涂和激光雕刻TiO₂,艾尔。₂O₃+ 13 tio₂和艾尔₂O₃+ 40 tio₂涂料。”表面涂层技术,卷187,不。1,37-46,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. t . s . Sidhu美国普拉卡什,r·d·Agrawal”热耐腐蚀性能的比较研究HVOF喷涂喷NiCrBSi和钨铬钴合金6包覆镍基高温合金在900°C,”材料科学与工程卷,445 - 446,210 - 218年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. k . l . Luthra“低温热腐蚀动力学Co-Cr-Al合金,”电化学学会》杂志上,卷132,不。6,1293 - 1298年,1985页。视图:谷歌学术搜索
17. k . l . Luthra和j·h·伍德,“高铬钴为低温热腐蚀涂料,“薄固体电影,卷119,不。3、271 - 280年,1984页。视图:谷歌学术搜索
18. b . s . Sidhu和s·普拉卡什,”研究的行为钨铬钴合金6等离子喷涂和激光熔型涂料在熔盐环境中在900°C循环条件下,“材料加工技术杂志》上,卷172,不。1、52 - 63年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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