一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法技术

本发明专利技术提供了一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法，该方法为：先将富铬奥氏体不锈钢材料进行前处理，然后放入除氧的去离子水中加热至拟临界区保持200h，得到生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料；将生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料再加热至超临界区，然后在不同速率的超临界水中依次进行冲刷，得到具有2

【技术实现步骤摘要】
一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法


[0001]本专利技术属于材料工艺
，具体涉及一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法。

技术介绍

[0002]特种设备是国家十大产业振兴和新兴产业发展的重要支撑和基础，是关乎我国经济与社会发展的重要基础设施。随着技术的进步，电站锅炉为代表的承压类特种设备正向着尺寸大型化、结构复杂化、介质条件苛刻化以及长周期运行的方向发展。随着蒸汽参数提高，金属材料直接接触具有极强氧化性的超临界水，必然发生金属表面腐蚀氧化，引起材料受腐蚀不断减薄并失效，造成泄露、爆管等严重危害机组安全的事故，导致机组非计划停机以及大大增加了强迫停机率，严重影响超临界机组的可靠性甚至危及运行的安全，目前超临界机组所用的金属材料绝大部分为富铬奥氏体不锈钢材料。
[0003]研究表明，当工质处于拟临界区内，富铬奥氏体不锈钢材料的锅炉承压设备的腐蚀速率将大大增强，其腐蚀速率快速升高并达到峰值，而处于拟临界区外时，腐蚀速率又减小至较小量，即在低温和高温区间内材料的腐蚀均远远小于拟临界区内的腐蚀程度。而在工程实际中，拟临界区是锅炉承压设备工质循环系统中超临界工质循环时不可逾越的一个特殊流动阶段。如果内有腐蚀工质管路系统长时间位于该拟临界区内，将极大的影响承压设备的寿命。因此，探究超临界拟临界区内工质的腐蚀规律及预防方法，对于保障富铬奥氏体不锈钢材料的承压设备的安全运行具有重要的实际意义。
[0004]为解决上述问题，提供一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区的抗腐蚀性能的方法非常关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法，该方法仅利用超临界水拟临界区内材料腐蚀加剧的特点，在富铬奥氏体不锈钢材料表面产生致密的钝化膜，以达到耐腐蚀和抗氧化的效果。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S1、将富铬奥氏体不锈钢材料用不同目数的砂纸依次进行打磨，然后进行超声波清洗，将清洗后的富铬奥氏体不锈钢材料放入除氧的去离子水中，加热至拟临界区保持200h，得到生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料；
[0008]S2、将S1中得到的生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料再加热到超临界区保持150h～200h，然后将加热后的奥氏体不锈钢材料在超临界水中依次经过速率为0.5m/s、1m/s、2m/s、3m/s和4m/s的冲刷，每种速率的冲刷时间均为36h，最后生成具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的奥氏体不锈钢材料。
[0009]优选地，S1中所述富铬奥氏体不锈钢材料包含Cr、Ni和Mo，所述Cr的含量为17％～
19％；所述富铬奥氏体不锈钢材料为304不锈钢或316L不锈钢。
[0010]优选地，S1中所述拟临界区的压力为22.5MPa，温度为375.6℃。
[0011]优选地，S1中所述砂纸为SiC砂纸，所述砂纸的目数为180#、400#、800#和1200#。
[0012]优选地，S1中所述超声波清洗依次采用去离子水、酒精和丙酮进行清洗，每次清洗的时间均为20min。
[0013]优选地，S2中所述超临界区的温度为407.6℃，压力为22.5MPa。
[0014]优选地，S2中1层所述氧化膜的厚度是2μm～3μm。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0016]1.本专利技术操作简单，现有的高温高压环境中提高材料耐腐蚀性能的方法主要为表面涂层技术，该技术需要使用火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等方法将耐腐蚀涂层材料喷涂在合金表面以提供耐腐蚀和抗氧化性。相比之下，本专利技术无需采用额外的喷涂技术，仅利用超临界水拟临界区内材料腐蚀加剧的特点，在富铬奥氏体不锈钢材料表面产生致密的钝化膜，以达到耐腐蚀和抗氧化的效果。
[0017]2.本专利技术贴合工程应用，在锅炉承压设备工质循环系统中，拟临界区是超临界工质循环时不可逾越的一个特殊流动阶段。而腐蚀工质管路系统长时间位于该拟临界区内，将极大地影响承压设备的寿命。本专利技术提供的预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区的抗腐蚀性能的方法，对于保证超临界工质循环系统的服役寿命和设备的安全可靠运行具有重要意义。
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1(a)是实施例1中未经过拟临界区腐蚀的参考样片的电镜图。
[0020]图1(b)是实施例1中未经过拟临界区腐蚀的参考样片的XRD图谱。
[0021]图2(a)是实施例1中生长富铬尖晶石的316L不锈钢材料的1000
×
电镜图。
[0022]图2(b)是实施例1中生长富铬尖晶石的316L不锈钢材料的5000
×
电镜图。
[0023]图2(c)是实施例1中生长富铬尖晶石的316L不锈钢材料的10000
×
电镜图。
[0024]图3(a)是实施例1中具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的316L不锈钢材料的1000
×
电镜图。
[0025]图3(b)是实施例1中具有2
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3层氧化膜的厚度的钝化膜的316L不锈钢材料的5000
×
电镜图。
[0026]图3(c)是实施例1中具有2
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3层氧化膜的厚度的钝化膜的316L不锈钢材料的10000
×
电镜图。
[0027]图4是实施例1中生长富铬尖晶石的316L不锈钢材料上进行EDX元素分析的位置的电镜图。
[0028]图5(a)是实施例2中生长富铬尖晶石的304不锈钢材料的1000
×
电镜图。
[0029]图5(b)是实施例2中生长富铬尖晶石的304不锈钢材料的5000
×
电镜图。
[0030]图5(c)是实施例2中生长富铬尖晶石的304不锈钢材料的10000
×
电镜图。
[0031]图6(a)是实施例2中具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的304不锈钢材料的1000
×
电镜图。
[0032]图6(b)是实施例2中具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的304不锈钢材料的5000
×
电镜图。
[0033]图6(c)是实施例2中具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的304不锈钢材料的10000
×
电镜图。
[0034]图7是实施例2中生长富铬尖晶石的304不锈钢材料上进行EDX元素分析的位置的电镜图。
[0035]图8是本专利技术方法试验系统图。
[0036]图9是本专利技术方法实验流程图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将富铬奥氏体不锈钢材料用不同目数的砂纸依次进行打磨，然后进行超声波清洗，将清洗后的富铬奥氏体不锈钢材料放入除氧的去离子水中，加热至拟临界区保持200h，得到生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料；S2、将S1中得到的生长富铬尖晶石的奥氏体不锈钢材料再加热到超临界区保持150h～200h，然后将加热后的奥氏体不锈钢材料在超临界水中依次经过速率为0.5m/s、1m/s、2m/s、3m/s和4m/s的冲刷，每种速率的冲刷时间均为36h，最后生成具有2
‑
3层氧化膜的厚度的钝化膜的奥氏体不锈钢材料。2.根据权利要求1所述的一种预防富铬奥氏体不锈钢材料在拟临界区腐蚀的方法，其特征在于，S1中所述富铬奥氏体不锈钢材料包含Cr、Ni和Mo，所述Cr的含量为17％～19％；所述富铬奥氏体不锈钢材料为304...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德标，雷贤良，荆强征，刘云帆，袁泽辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：