合肥庐江县城池工业炉厂
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关键词:耐热钢,炉气,腐蚀,硫,碳,CO,氮,灰分,气体,NiS,SO3,绿蚀,钒蚀

耐热钢的炉气腐蚀
  耐热钢构件随着钢种成分和使用条件(炉温高低、冷热变化、负荷大小和介质成分等)的不同,其损坏情况也各不一样。耐热钢构件在使用中经受的腐蚀形式见表。
表7-5-1耐热钢构件的腐蚀形式
腐蚀形式 产生原因
高温烧蚀 在高温空气中加速耐热钢的氧化烧损
炉气腐蚀 在高温炉气中,遭受含碳、含硫、含氮气体以及灰分的腐蚀
液体侵蚀 接触流动的熔盐(如硝盐、KCl、NaCl、BaCl2等),形成点腐蚀
应力腐蚀 当受到内部或外部应力作用时,在交变应力下发生疲劳腐蚀
晶间腐蚀 奥氏体钢晶界中析出碳化物,沿着晶界形成晶间腐蚀
 
  炉气腐蚀是指耐热钢在高温下遭受周围气体的腐蚀。这种腐蚀随耐热钢种、炉内温度、气流速度以及气体性质的不同而有明显的差异。
  1、含硫气体:如果周围的气体中含有大量的硫,通常是硫化氢或二氧化硫,将使构件的腐蚀速率比单受氧化性气体的腐蚀速率要快好多倍。
  在高温的H2S或含硫蒸汽的还原性气氛中,镍易与硫化合在晶界上,形成低熔点的NiS网状组织,而发生脆裂,尤其是含高镍的钢。
  废气中含有SO2,在触媒的作用下,可以转化为SO3。它遇水汽后又变为硫酸,从而侵蚀炉用耐热钢构件。
  2、含碳气体:渗碳是构件表面从含碳的气体中吸收碳,并向金属内部扩散的过程。当构件表面的碳含量高时,易于生成铬的碳化物,使其周围的基体贫铬。铬的贫化会降低材料的耐腐蚀性能,使构件在氧化性的环境中周期工作时迅速氧化。如果含碳气体使基体中的铬含量贫化,则表皮下的氧化会加快,这叫“绿蚀”。
  渗碳加速了钢的物理-力学性能的恶化和裂纹的扩展,从而降低了构件的寿命。这是因为渗碳后钢 的体积膨胀,密度减小,膨胀系数减小,塑性和韧性下降。强度和持久强度也发生变化。由于渗碳层和基体的膨胀系数不同,两者的界面在不同温度或温度交变的情况下处于十分复杂的应力狀态,极易产生裂纹并加速扩展。
  从渗碳炉的夹具和料盘的使用情况来看,高镍钢因吸收碳而引起脆化的程度比较快。往钢中添加硅和铬可降低碳的吸收和扩散速度,其中硅的作用尤为明显。
  3、含CO气体:在高温时,镍将与CO化合生成Ni(CO)4气体由金属表面逸出,留下孔洞,使这种侵蚀作用进一步向合金内部继续发展,以致造成破坏。
  4、含氮气体:构件表面渗氮后氮化物含量高,构件体积膨胀,表层产生应力,钢的塑性、韧性降低,脆性增加,严重时将由于滲氮而导致表层氮化物的大面积剥落。
  5、含灰分的气体:重油等燃料的灰分中含有 V2O5,它的熔点为675℃,一旦附着于金属表面上,即和氧化皮组成低熔点的液体而流失,使钢进一步氧化,这种现象叫做钒蚀。一般来说,奥氏体钢易受钒蚀,只有含铝、硅,不含镍的钢才相适应,然而含镍铬更高的钢也能抗钒蚀。
耐热钢的炉气腐蚀

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