一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，方法为：在T91和P91钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在T91钢中，制备含稀土的T91和P91钢。本发明专利技术的技术效果是：1.采用本发明专利技术添加的T91钢和P91钢具有优良的抗高温水蒸汽氧化性能，能显著地降低这类材料的氧化速度。在650℃下水蒸汽环境中恒温氧化150小时后，空白样品的氧化增重达8.53mg/cm2，而添加稀土改性后的样品的氧化增重只有0.12mg/cm2。经添加稀土的样品表面未发现表面裂纹和氧化膜剥落。2.本发明专利技术添加稀土改性的T91和P91钢管，在高温水蒸汽环境下，即在样品表面形成富含铬和少量稀土氧化层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高抗高温腐蚀的方法，尤其涉及一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法。
技术介绍
随着电力需求的不断增长，高蒸汽参数、高效率化的超临界机组和超超临界机组是火电发展的必然趋势。由于火力发电厂锅炉设备容量与蒸汽参数增加，越来越多锅炉爆管事故随之发生。统计表明，电站锅炉事故中受热面管(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管，又称“四管”)的爆漏损坏约占锅炉事故的2/3左右，是影响发电机组安全、经济运行的主要因素。其中，作为高温、高压承压部件的过热器、再热器在高温水蒸汽环境中管内壁氧化严重，氧化膜脱落导致管壁有效壁厚减小；同时管壁氧化膜增厚引起导热性能变差， 管壁平均运行温度提高，管道长期处于超温服役状态，最终将导致炉管爆漏。除此之外，脱落的氧化皮对汽轮机末级叶片形成较严重的冲刷损伤，主汽门也有因脱落的氧化皮导致卡涩的现象。T91和P91钢(9Cr_lMo)具有良好的韧性、抗蠕变性能、较好的抗高温氧化性能，成为电站锅炉超临界机组主蒸汽管道的主要材料。T91钢和P91钢在水蒸气气氛中在500°C 750°C下随温度升高，氧化速度明显加快。氧化产物为狗203、Fe3O4和(Fe，Cr) 304，由于这类材料中Cr含量低，因此在不同温度下生成的氧化膜中均未发现连续、致密的Cr2O3，甚至在氧化膜中未生成Cr2O3相，通常情况是以(Fe，CiO3O4固溶形式存在。随着氧化速度增长和温度的变化，较厚的氧化膜受到较大的生长应力和热应力，且氧化膜的塑性变形有限。因此，这类材料在服役过程中有明显氧化膜剥落的现象，反过来，氧化膜的脱落又进一步加快了氧化速度。目前，提高T91钢抗高温水蒸汽腐蚀能力的实现途径归纳起来有两条一是采用镀铬、渗铬、喷涂等手段施加保护层或热扩散涂层，但这些措施在管道内壁实施较难， 实际应用受到限制；二是采用合适的表面预处理工艺促进T91钢在氧化过程中表面优先形成Cr2O3，如内壁采用喷丸处理细化晶粒。李辛庚等人在T91钢表面电沉积CeO2薄膜后，在600°C 770°C水蒸气中的氧化速率未明显降低，但( 促进了氧化膜中的Cr向外层扩散。T. Sundararajan 等人在T91钢表面涂覆纳米CeO2后在650°C水蒸汽氧化 IOOh后氧化皮厚度约20 30mm，比空白T91钢降低了一倍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法， 该方法低廉、工艺简单且能有效地提高T91和P91钢抗高温腐蚀尤其是抗高温水蒸汽氧化的改性方法。本专利技术是这样来实现的，方法为在T91和P91钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在T91钢中，制备含稀土的T91和P91钢。所述稀土氧化物纯度> 99. 00%、粒度< 30微米。所述稀土或其氧化物的成份组成按重量百分比计< 1. 5%。所述稀土金属的添加需在惰性气体保护或真空环境下进行，惰性气体为纯度彡99. 99%的氩气或纯度彡99. 99%的氦气，或真空小于1(T3 I^a。所述稀土氧化物为Y、La、Ce、Nd、IO3、La2O3、CeO2、Nd2O3的一种或若干种的混合物。本专利技术的技术效果是1.采用本专利技术添加的T91钢和P91钢具有优良的抗高温水蒸汽氧化性能，能显著地降低这类材料在氧化速度。在650°C下水蒸汽环境中恒温氧化 150小时后，空白样品的氧化增重达8. 53mg/cm2，而添加稀土改性后的样品的氧化增重只有 0. 12mg/cm2。经添加稀土的样品表面未发现表面裂纹和氧化膜剥落。2.本专利技术添加稀土改性的T91和P91钢管，在高温水蒸汽环境下，即形富含铬和少量稀土氧化物表面。3.本专利技术添加稀土改性的T91和P91钢管，在高温空气环境下抗氧化性能也有所提高。附图说明图1为本专利技术T91钢添加稀土 IO3样品在650°C下氧化后表面形貌图。图2为本专利技术T91钢添加稀土 IO3样品在650°C下氧化后能谱分析结果图。图3为T91钢在650°C下氧化后表面形貌图。图4为T91钢在650°C下氧化后能谱分析结果。图5为本专利技术T91钢添加稀土 La2O3样品在650°C下氧化后表面形貌图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例1 原料稀土 氧化钇( )纯度彡99. 00%、平均粒度15nm ;Τ91钢管。将所需Τ91或Ρ91钢在保护气氛中烘烤后放入感应炉中冶炼，温度升高到1600°C 后在氩气保护下加入稀土 IO3，搅拌，静置、浇注、冷却，获得含稀土的T91和P91钢。经过改性样品在在650°C下水蒸汽环境中恒温氧化150小时后，空白样品的氧化增重达8. 53mg/ cm2，而添加稀土改性后的样品的氧化增重只有0. laiig/cm2。经添加稀土的样品表面未发现表面裂纹和氧化膜剥落。图1、图2为添加稀土 IO3后样品在650°C下水蒸气中氧化150h 后的表面形貌图和能谱分析结果，图中可见表面生成了富Cr的氧化物。图3、图4为未加稀土的T91钢在相同温度下氧化后表面形貌图和能谱分析结果。图中可见未加稀土的T91钢表面生成了氧化铁。实施例2 原料稀土 La纯度彡95. 00%、T91钢管。将所需T91或P91钢在保护气氛中烘烤后放入感应炉中冶炼，温度升高到1600°C 后在氩气保护下加入稀土 La，搅拌，静置、浇注、冷却，获得含稀土的T91和P91钢。经过改性样品在在650°C下水蒸汽环境中恒温氧化150小时后，添加稀土改性后的样品的氧化增重只有0.23mg/cm2。经添加稀土的样品表面未发现表面裂纹和氧化膜剥落。图5为添加稀土 La后样品在650°C下水蒸气中氧化150h后的表面形貌图，图中可见表面生成了富Cr的氧化物。权利要求1.一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于方法为在T91 和P91钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在T91钢中，制备含稀土的T91和P91钢。2.根据权利要求1所述的T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于所述稀土氧化物纯度> 99. 00%、粒度< 30微米。3.根据权利要求1和2所述的T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于稀土或其氧化物的成份组成按重量百分比计< 1. 5%。4.根据权利要求1所述的T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于稀土金属的添加需在惰性气体保护或真空环境下进行，惰性气体为纯度> 99. 99%的氩气或纯度彡99. 99%的氦气，或真空小于10_31^。5.根据权利要求2和3所述的T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于所述稀土氧化物为Y、La、Ce、Nd、^O3、La2O3、CeO2、Nd2O3的一种或若干种的混合物。全文摘要一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，方法为在T91和P91钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在T91钢中，制备含稀土的T91和P91钢。本专利技术的技术效果是1.采用本专利技术添加的T91钢和P91钢具有优良的抗高温水蒸汽氧化性能，能显著地降低这类材料的氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种Ｔ９１和Ｐ９１钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，其特征在于方法为：在Ｔ９１和Ｐ９１钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在Ｔ９１钢中，制备含稀土的Ｔ９１和Ｐ９１钢。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘光明，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：36
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