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金屬材料抗氧化性及高溫氫腐蝕探討

在高溫下,金屬與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化物的過程稱為高溫氧化。金屬抵抗高溫氧化的能力稱為抗氧化性。

金屬的氧化過程屬于化學(xué)腐蝕的范疇,所以和耐蝕性一樣,評定金屬材料的抗氧化性,可以用腐蝕速度或腐蝕速率來表示。根據(jù)GB/T 13303-1991《鋼的抗氧化性能測定方法》的規(guī)定,鋼鐵材料的抗氧化性可分為五級,詳見下表所示。

鋼鐵材料抗氧化性的級別

抗氧化性級別氧化速度(g/mm2·h)抗氧化性分類
1<0.1完全抗氧化性
20.1~1.0抗氧化性
31.0~3.0次抗氧化性
43.0~10.0弱抗氧化性
5>10.0不抗氧化性

常用金屬材料的抗氧化溫度

    若不計SO2及其他高溫下加劇鋼氧化腐蝕的特殊因素,則各種鋼在長時間運行下最高抗氧化溫度見下表所示。

 常用金屬材料的抗氧化溫度

金屬材料抗氧化溫度(℃)
碳素鋼500
低合金及合金珠光體鋼(與含Cr、Si量多少有關(guān))500~620
馬氏體鋼5%~6%Cr+Mo7%~10%Cr+SiMo13%Cr600800800
鐵素體鋼17%Cr+Si27%~30%Cr高Cr+Al850~9001100約1250
奧氏體鋼18%Cr~8%Ni25%Cr~12%Ni25%Cr~20%Ni+Si850~9001100~11501100~1150
高鎳鋼及合金20%Cr~35%Ni15%Cr~60%Ni20%Cr~80%Ni1000~10501100~11501100~1150

高溫氫腐蝕

高溫下氫原子可以向鋼材內(nèi)進行擴散,如果介質(zhì)中的氫氣分壓越高,氫原子擴散越快。氫原子滲透到鋼的內(nèi)部在高溫下將與鋼中的碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成CH4,致使鋼材脫碳,這即為高溫高壓下的氫腐蝕。脫碳使鋼的高溫強度下降,CH4在內(nèi)部空穴中聚集可引起材料局部破裂,因此當(dāng)介質(zhì)中含有氫分子、且是高溫高壓的環(huán)境時要特別注意調(diào)節(jié)閥材質(zhì)的選擇,以確定閥門使用的穩(wěn)定性和壽命。

數(shù)據(jù)來源:調(diào)節(jié)閥選型

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