Resuspension characteristic of dust particles in steam generator of high temperature gas-cooled reactor
2
2023
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... [1 ~3 ]，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
高温气冷堆蒸汽发生器中粉尘颗粒的重悬浮特性
2
2023
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... [1 ~3 ]，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
Research on graphite dust behavior in 10MW high temperature gas-cooled reactor
3
2004
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... [2 ,65 ].经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
10MW高温气冷堆中石墨粉尘行为研究
3
2004
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... [2 ,65 ].经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Graphite dust deposition in high temperature gas cooled reactor
1
2019
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积
1
2019
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
Microstructure and steam oxidation performance of the aluminium diffusion coating on Super304H steel
2
2020
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
Super304H钢表面铝扩散涂层的组织结构和抗蒸汽氧化性能
2
2020
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
Research status of high temperature corrosion of candidate materials for power generation system using supercritical carbon dioxide as working fluid
5
2020
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
... 除此以外，学者们还基于S-CO2 实际应用工况考虑，以不同的方式对碳化腐蚀机理进行了探索.学者[5 ] 在进行S-CO2 发电系统候选材料的高温腐蚀性能研究的同时，对3种常用耐热钢材的腐蚀机理进行了简要论述.如图6 所示，当铁素体/马氏体耐热钢在S-CO2 介质下发生腐蚀时，基体Fe向外扩散，最外层氧化形成疏松的Fe3 O4 柱状晶，Fe与Cr在内氧化层形成致密的氧化层，同时还原所得C在基体内形成碳化层，总结得到氧化和碳化同时进行，二者具有相关性.CO2 通过双层氧化层扩散到内氧化层/碳化层界面，发生氧化反应生成Fe3- x x 4 尖晶石内层和CO，再发生布杜阿尔反应(Boudouard Reaction)： ...
... [
5 ]
The principle of carbonization on ferritic-martensitic steel<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R5">5</xref>]</sup> Fig.6 ![]()
2 C O ⇌ C O 2 + C , Δ H = - 112.8 k J / m o l (5) 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
... [
5 ]
Fig.6 ![]()
2 C O ⇌ C O 2 + C , Δ H = - 112.8 k J / m o l (5) 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
超临界二氧化碳工质发电系统候选材料高温腐蚀研究现状与进展
5
2020
... 核能作为一种清洁能源，是我国寻求替代化石能源的必经之路，发展核能对我国实现“碳达峰，碳中和”意义重大.现阶段第四代核电技术的高温气冷堆因其安全性较高、性能较好、结构较为简单且易于商业化等特点[1 ] ，已成功开展商业化示范应用.然而在高温气冷堆的工作过程中燃料球外层石墨摩擦作用易产生石墨粉尘，由氦气作为动力驱动石墨粉尘扩散，除可能导致放射性物质辐射泄漏风险外，还可能沉积在循环设备上影响设备性能并对检修维护造成影响，长时间沉积在服役金属表面还会造成腐蚀失效.目前已有多位学者对石墨粉尘的产生、运动和沉积开展了分析研究，其中以数值模拟和实验模拟角度的分析居多[1 ~3 ] ，但对高温气冷堆服役过程中石墨粉尘沉积导致的碳化腐蚀现象研究较少.奥氏体耐热钢因具有优异的高温持久强度、良好的抗氧化、耐腐蚀性和加工性能，被广泛应用于核电、高参数火电等现役的高温部件[4 ,5 ] ，在面临石墨粉尘堆积导致的碳化腐蚀问题方面相关研究较少，需进一步研究其腐蚀机理，提升奥氏体耐热钢抗碳化腐蚀能力. ...
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
... 除此以外，学者们还基于S-CO2 实际应用工况考虑，以不同的方式对碳化腐蚀机理进行了探索.学者[5 ] 在进行S-CO2 发电系统候选材料的高温腐蚀性能研究的同时，对3种常用耐热钢材的腐蚀机理进行了简要论述.如图6 所示，当铁素体/马氏体耐热钢在S-CO2 介质下发生腐蚀时，基体Fe向外扩散，最外层氧化形成疏松的Fe3 O4 柱状晶，Fe与Cr在内氧化层形成致密的氧化层，同时还原所得C在基体内形成碳化层，总结得到氧化和碳化同时进行，二者具有相关性.CO2 通过双层氧化层扩散到内氧化层/碳化层界面，发生氧化反应生成Fe3- x x 4 尖晶石内层和CO，再发生布杜阿尔反应(Boudouard Reaction)： ...
... [
5 ]
The principle of carbonization on ferritic-martensitic steel<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R5">5</xref>]</sup> Fig.6 ![]()
2 C O ⇌ C O 2 + C , Δ H = - 112.8 k J / m o l (5) 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
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Fig.6 ![]()
2 C O ⇌ C O 2 + C , Δ H = - 112.8 k J / m o l (5) 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
Study on carbon dioxide corrosion of oil and gas pipelines
1
2019
... 早期对于含碳环境造成的腐蚀研究来自于油气管道运输，研究环境温度较低的碳酸化，提出了防护措施[6 ~9 ] .而后出现的较高温度下的含碳环境腐蚀则是发生在石油化工中乙烯裂解管的腐蚀失效，在学界一般将之称为碳化腐蚀，开始了对碳化腐蚀行为的深入研究.随着能源领域科技的再一次进步，先进能源领域的部分学者则开展了对超临界CO2 气氛中服役的奥氏体耐热钢的碳化腐蚀研究，并分析了碳化腐蚀机理，分析气氛多为CO/H2 /H2 O以及S-CO2 等气态碳腐蚀介质中，但对高温气冷堆He气氛下石墨粉尘堆积碳化腐蚀的研究还存在一定的空白. ...
油气管道二氧化碳腐蚀研究
1
2019
... 早期对于含碳环境造成的腐蚀研究来自于油气管道运输，研究环境温度较低的碳酸化，提出了防护措施[6 ~9 ] .而后出现的较高温度下的含碳环境腐蚀则是发生在石油化工中乙烯裂解管的腐蚀失效，在学界一般将之称为碳化腐蚀，开始了对碳化腐蚀行为的深入研究.随着能源领域科技的再一次进步，先进能源领域的部分学者则开展了对超临界CO2 气氛中服役的奥氏体耐热钢的碳化腐蚀研究，并分析了碳化腐蚀机理，分析气氛多为CO/H2 /H2 O以及S-CO2 等气态碳腐蚀介质中，但对高温气冷堆He气氛下石墨粉尘堆积碳化腐蚀的研究还存在一定的空白. ...
Improvement on the CO2 corrosion prediction via considering the corrosion product performance
0
2023
Dynamic mechanism of corrosion products formed on carbon steel in CO2 environment: effect of silty sand
0
2023
Material selection and evaluation on internal coating of associated gas pipeline in H2 S-CO2 -O2 coexistence system in Tahe oilfield
1
2023
... 早期对于含碳环境造成的腐蚀研究来自于油气管道运输，研究环境温度较低的碳酸化，提出了防护措施[6 ~9 ] .而后出现的较高温度下的含碳环境腐蚀则是发生在石油化工中乙烯裂解管的腐蚀失效，在学界一般将之称为碳化腐蚀，开始了对碳化腐蚀行为的深入研究.随着能源领域科技的再一次进步，先进能源领域的部分学者则开展了对超临界CO2 气氛中服役的奥氏体耐热钢的碳化腐蚀研究，并分析了碳化腐蚀机理，分析气氛多为CO/H2 /H2 O以及S-CO2 等气态碳腐蚀介质中，但对高温气冷堆He气氛下石墨粉尘堆积碳化腐蚀的研究还存在一定的空白. ...
塔河油田H2 S-CO2 -O2 共存体系下伴生气管道选材和内涂层评价
1
2023
... 早期对于含碳环境造成的腐蚀研究来自于油气管道运输，研究环境温度较低的碳酸化，提出了防护措施[6 ~9 ] .而后出现的较高温度下的含碳环境腐蚀则是发生在石油化工中乙烯裂解管的腐蚀失效，在学界一般将之称为碳化腐蚀，开始了对碳化腐蚀行为的深入研究.随着能源领域科技的再一次进步，先进能源领域的部分学者则开展了对超临界CO2 气氛中服役的奥氏体耐热钢的碳化腐蚀研究，并分析了碳化腐蚀机理，分析气氛多为CO/H2 /H2 O以及S-CO2 等气态碳腐蚀介质中，但对高温气冷堆He气氛下石墨粉尘堆积碳化腐蚀的研究还存在一定的空白. ...
Research on carburization resistance of austenitic heat resistant steels
1
1988
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
奥氏体耐热钢抗渗碳性能的研究
1
1988
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
Coking and carburizing behaviors of metal materials in high temperature carbon-containing atmosphere
3
2004
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
... 当材料种类是常用Fe-Cr-Ni合金，在碳活度α c ≤ 1和800℃的实际工况下，表面会形成致密的Cr2 O3 保护膜来阻止碳的渗透，所以研究保护膜的破坏机理可以更好地解释金属渗碳和粉化.合金在高温碳气氛中长时间服役时，保护膜持续消耗并生成脆性Cr x y x y [11 ] . ...
... 碳化腐蚀出现在特定工况下的特定材料，故除了需要服役金属满足成分要求外，还可以对服役环境进行一定的改良以缓解碳化腐蚀.有学者在石油裂解管腐蚀防护方面提出[11 ] 在碳气氛中添加硫化物、磷化物、硼化物和有机硅烷等物质来钝化金属表面，但其成本较高，并还要考虑添加剂的腐蚀.如在裂解管的防护方面，Young[35 ] 总结到在工业气体中引入H2 S以阻止碳扩散进入金属，提到该方法已得到广泛的工业实践，图11 为硫分压应用范围.其存在的问题是需要控制H2 S的分压不能超过限制，否则将导致灾难性的硫化腐蚀，需谨慎应用. ...
金属材料在高温碳气氛中的结焦与渗碳行为
3
2004
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
... 当材料种类是常用Fe-Cr-Ni合金，在碳活度α c ≤ 1和800℃的实际工况下，表面会形成致密的Cr2 O3 保护膜来阻止碳的渗透，所以研究保护膜的破坏机理可以更好地解释金属渗碳和粉化.合金在高温碳气氛中长时间服役时，保护膜持续消耗并生成脆性Cr x y x y [11 ] . ...
... 碳化腐蚀出现在特定工况下的特定材料，故除了需要服役金属满足成分要求外，还可以对服役环境进行一定的改良以缓解碳化腐蚀.有学者在石油裂解管腐蚀防护方面提出[11 ] 在碳气氛中添加硫化物、磷化物、硼化物和有机硅烷等物质来钝化金属表面，但其成本较高，并还要考虑添加剂的腐蚀.如在裂解管的防护方面，Young[35 ] 总结到在工业气体中引入H2 S以阻止碳扩散进入金属，提到该方法已得到广泛的工业实践，图11 为硫分压应用范围.其存在的问题是需要控制H2 S的分压不能超过限制，否则将导致灾难性的硫化腐蚀，需谨慎应用. ...
Analysis of coking and carburizing of HP heat-resistant steel
1
2002
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
HP耐热钢结焦、渗碳的原因分析
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2002
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
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2007
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
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13 ]
Carburization of a tube from a cracking furnace, optical micrograph of the carburised microstructure with internal crack, coarse internal carbides formed at about 1100 ℃: (a) sectional internal cracks, (b) optical micrograph of the carburised microstructure<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R13">13</xref>]</sup> Fig.1 ![]()
<strong>1.2</strong> 电力能源领域国内外研究进展 随着电力能源领域的进一步发展，金属材料的服役温度也逐渐增高导致腐蚀问题加重，腐蚀导致的生产事故后果也越发严峻，使得学者增加了对相关腐蚀现象的研究.例如使用超临界CO2 (S-CO2 )作为工质的布雷顿循环时，金属服役温度较高，且S-CO2 提供高压且饱和的含C、O气氛直接与服役金属表面接触，易发生反应造成C、O元素向内扩散，产生碳化腐蚀现象. ...
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13 ]
Fig.1 ![]()
<strong>1.2</strong> 电力能源领域国内外研究进展 随着电力能源领域的进一步发展，金属材料的服役温度也逐渐增高导致腐蚀问题加重，腐蚀导致的生产事故后果也越发严峻，使得学者增加了对相关腐蚀现象的研究.例如使用超临界CO2 (S-CO2 )作为工质的布雷顿循环时，金属服役温度较高，且S-CO2 提供高压且饱和的含C、O气氛直接与服役金属表面接触，易发生反应造成C、O元素向内扩散，产生碳化腐蚀现象. ...
Damage prediction of HP40Nb steel with coupled creep and carburization based on the continuum damage mechanics
1
2012
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
Effect of high temperature and complex environment on performance of ethylene cracking furnace tube
1
2017
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
高温复杂环境对乙烯裂解炉管性能影响分析
1
2017
... 研究表明，能源化工领域石油裂解制备原料时在管路的高温环境下，原料和载气形成的碳气氛会对裂解炉管造成高温碳化腐蚀.谭家隆等[10 ] 对乙烯裂解管常用的6种奥氏体耐热钢进行了抗碳化腐蚀性能的分析，主要研究了成分对耐蚀性的影响.李处森和杨院生[11 ] 研究了乙烯裂解管结焦和渗碳现象，给出了二者联系以及防护措施，并进一步总结了乙烯裂解管常用材料HP耐热钢的催化结焦行为[12 ] ，并研究其催化结焦和渗碳的相关性.Grabke[13 ] 在Corrosion in Refineries一书中总结了炼油厂常见的腐蚀现象，研究了不同服役情况下裂解管和反应釜的碳化腐蚀行为，将不同的失效情况进行了归纳，如图1 为裂解管内壁由于高温渗碳导致碳化物向内生长产生的裂纹.由于乙烯裂解管的正常服役对石油裂解工艺环节至关重要，已有大量学者开展了裂解管服役过程中的应力应变、氧化渗碳损伤、蠕变-渗碳等方面的研究，并对裂解管的服役寿命进行了预测.例如Shen等[14 ] 和金沛斌[15 ] 结合高温渗碳实验获得边界条件以及裂解反应的各项参数，使用ABAQUS有限元软件模拟了乙烯裂解管候选材料在高温高碳势下的蠕变-渗碳损伤，并预测了损伤达到临界时的服役时长.国内外学者对石油裂解管碳化腐蚀的研究相对较多，研究也更加深入. ...
Progress in research of closed supercritical carbon dioxide Brayton cycle system
3
2022
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
... [
16 ]
Compact heat exchangers used for closed S-CO<sub>2</sub> Brayton cycles system<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>]</sup> Fig.2 ![]()
高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
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16 ]
Fig.2 ![]()
高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
超临界二氧化碳闭式布莱顿循环系统研究进展
3
2022
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
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16 ]
Compact heat exchangers used for closed S-CO<sub>2</sub> Brayton cycles system<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R16">16</xref>]</sup> Fig.2 ![]()
高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
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Fig.2 ![]()
高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
Study on control strategy of natural circulation lead-cooled fast reactor coupled with S-CO2 Brayton cycle
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
耦合S-CO2 布雷顿循环的自然循环铅冷快堆控制策略研究
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
Corrosion behavior of various high-temperature materials in supercritical carbon dioxide
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
多种高温金属材料在超临界二氧化碳中的腐蚀行为
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
Study on corrosion characteristics of nickel-based alloy Inconel 617 in high-temperature supercritical carbon dioxide
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
镍基合金Inconel 617在高温超临界CO2 下的腐蚀特性研究
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
Corrosion of a stainless steel and nickel-based alloys in high temperature supercritical carbon dioxide environment
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2013
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
Corrosion behavior of an alumina forming austenitic steel exposed to supercritical carbon dioxide
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2014
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
Review on corrosion of alloys for application in supercritical carbon dioxide Brayton cycle
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2023
... S-CO2 布雷顿循环系统因其工质成本低、环境污染小、循环效率较高的特点成为近些年能源领域学者们的研究热点之一.学者们在S-CO2 布雷顿循环系统设计过程中发现，系统中包含涡轮、换热器、高温调节阀和高温高压管路等多个高温、高压环境工作的热端零部件，图2 为应用于S-CO2 的紧凑型换热器[16 ] .同时，刘桂秀等[17 ] 研究了自然循环铅冷快堆耦合S-CO2 布雷顿循环发电体系，研究表明S-CO2 自然循环铅冷快堆热端服役温度为400~500 ℃，服役温度较高，需选择合适的耐热金属作为热端服役材料.为提高系统寿命满足工程使用要求，需进一步研究低成本和高性能的新材料，并突破热端零件的加工制备技术以降低生产成本，肖博等[5 ] 从材料方面研究，分析了铁素体/马氏体耐热钢、奥氏体不锈钢及镍基高温合金等超临界工质发电候选材料的高温腐蚀性能，并深入研究了多种备选电站耐热金属在S-CO2 的工况下的腐蚀情况[18 ,19 ] ，结果表明其腐蚀情况以氧化为主，渗碳情况则和氧化膜形成相关.还有学者[20 ] 同样研究了不锈钢和镍基高温合金在S-CO2 中的服役情况，判断AL-6XN不锈钢的耐蚀性优于其余3种金属.He等[21 ] 则研究了新型含铝奥氏体钢(AFA)在S-CO2 中的腐蚀情况，AFA在腐蚀后形成了多层氧化膜结构.Xu等[22 ] 对S-CO2 布雷顿循环的高温部件现存的腐蚀情况进行了综述，主要分析了组织、元素、外部条件等对腐蚀的影响，同样发现S-CO2 的高温腐蚀一般为氧化结合碳化，并指出该领域还需深入研究的内容. ...
Development strategy of key materials technology for the high temperature gas-cooled reactor
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2021
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
高温气冷堆关键材料技术发展战略
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2021
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
Carbonization corrosion behavior of Incoloy800H alloy used for heat transfer tube in a simulated graphite dust environment
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2023
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
传热管用Incoloy800H合金在模拟石墨粉尘环境中的碳化行为研究
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2023
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Corrosion issues in high temperature gas-cooled reactor (HTR) systems
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2012
... 高温气冷堆是目前最有望商用并具有固有安全性的第四代先进堆芯结构，目前相关材料技术研究方向主要包括：核燃料、高温金属、核石墨、压力容器、气冷堆制氢等[23 ] .球床式高温气冷堆结构如图3 所示，由于采用球形燃料以及石墨作为缓冲剂，相互摩擦易产生石墨粉尘扩散沉积，导致碳化腐蚀.有学者[4 ] 从气流模拟角度研究了高温气冷堆蒸汽发生器中的石墨粉尘沉积，给出重点沉积区域和预测沉积量.而鲁金涛等[2 ,24 ] 从材料服役情况出发，对在超临界CO2 下的碳化腐蚀及在石墨粉尘沉积饱和碳势下的碳化腐蚀进行了机理研究，较为合理地解释了碳化腐蚀作用.Cerullo和Lomonaco[25 ] 综述了高温气冷堆的发展过程，并研究了高温气冷堆在应用中出现的腐蚀情况，其腐蚀原因主要是气态冷却剂He的杂质气体H2 、H2 O、CO和CH4 等，以及石墨缓冲剂导致高温气冷堆出现氧化和碳化腐蚀.虽然目前高温气冷堆仍是能源领域学者们的研究热点，但相关腐蚀问题涉及较少，仍需后续学者继续补充研究. ...
Failure analysis of chute feeder carburization corrosion in blast furnace
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2011
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
... [
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Diagram of chute feeder macrograph and failure figure: (a) cracks appeared in carbonization-corrosion, (b) location of macroscopic fracture<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R26">26</xref>]</sup> Fig.4 ![]()
<strong>2</strong> 碳化腐蚀行为研究 <strong>2.1</strong> 碳化腐蚀特征及基本原理 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
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26 ]
Fig.4 ![]()
<strong>2</strong> 碳化腐蚀行为研究 <strong>2.1</strong> 碳化腐蚀特征及基本原理 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
高炉布料滑槽金属碳化腐蚀失效分析
4
2011
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
... [
26 ]
Diagram of chute feeder macrograph and failure figure: (a) cracks appeared in carbonization-corrosion, (b) location of macroscopic fracture<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R26">26</xref>]</sup> Fig.4 ![]()
<strong>2</strong> 碳化腐蚀行为研究 <strong>2.1</strong> 碳化腐蚀特征及基本原理 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
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26 ]
Fig.4 ![]()
<strong>2</strong> 碳化腐蚀行为研究 <strong>2.1</strong> 碳化腐蚀特征及基本原理 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Hot corrosion behaviors of austenitic heat-resistant steels S31042, S31035, and C-HRA-5 in flue gas environment of ultra-supercritical coal-fired boilers
1
2023
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
超超临界锅炉烟气环境中S31042、S31035、C-HRA-5奥氏体耐热钢热腐蚀行为研究
1
2023
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
Study on coal ash/gas corrosion resistance of Ni-Fe based superalloy with different microstructure
1
2018
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
不同组织状态的镍-铁基高温合金耐烟灰/气腐蚀性能研究
1
2018
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
Corrosion assessment and mechanisms of stainless steel in molten salt for solar thermal power generation
1
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
光热发电用不锈钢的熔盐腐蚀评价及机理
1
... 高炉冶矿过程中也存在碳化腐蚀现象(图4 )，布料滑槽部位出现腐蚀裂纹，王猛等[26 ] 对高炉中的布料滑槽在饱和碳气氛及较高温度下的碳化腐蚀现象进行了失效分析.同样的在高参数高温锅炉服役过程中也可能发生热腐蚀，方旭东等[27 ] 研究了超超临界锅炉烟气下奥氏体耐热钢的热腐蚀行为，结果表明其腐蚀失效主要以氧化和硫化为主.同理高参数火电机组在工作时，在锅炉炉壁承受燃烧烟气以及煤灰腐蚀，可能导致氧化-硫化腐蚀而碳化腐蚀较少，黄锦阳等[28 ] 研究了多种组织状态下镍铁基高温合金对烟气/煤灰的耐蚀性，研究表明腐蚀产物多为氧化产物，还有少量的钛钼内硫化产物，热处理态后合金耐蚀性高于原始态.在新型绿色可再生能源领域中储能研究是其中一个重点，由于熔盐储能温度较高且使用碳酸盐时[29 ] ，熔融状态下的碳酸盐内存在O2- 和CO3 2 -
Mechanism of carbon formation during steamcracking of hydrocarbons
1
1977
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
Catalytic growth of carbon filaments
1
1989
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
Filamentous carbon formation and gasification: thermodynamics, driving force, nucleation, and steady-state growth
1
1997
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
Surface coking behavior on 25Cr35Ni heat-resistant alloy
1
1999
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
25Cr35Ni耐热合金表面结焦机制
1
1999
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
Corrosion of materials in carbonaceous atmospheres at high temperatures
1
1996
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
金属材料在高温含碳气氛中的腐蚀
1
1996
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
Corrosion by carbon
8
2016
... 石油化工和核电等领域的学者们通过实验研究温度、流速、碳源气体、载气种类、材料种类及表面状态等各种因素对结焦状况的影响，提出催化结焦行为是造成材料表面大量积碳的重要原因之一.Lahaye等[30 ] ，Baker[31 ] 以及Snoeck等[32 ] 都通过Fe、Co、Ni等金属粉粒对催化结焦的产生及生长机理进行研究，提出碳纳米管制备过程.其过程学界一般认为过渡金属粒子Fe、Co、Ni能与含C、N、O、H等元素的载气在高温下发生催化结焦[33 ,34 ] ，形成多种多样的丝状焦炭，又在高温下分解为碳和金属颗粒，碳继续向粒子内部扩散，而分解得到的金属颗粒继续与碳反应形成碳化物，由此形成不稳定的过渡态碳化物膜，其不断地吸收碳并形成碳扩散梯度.图5 展示了Young[35 ] 在研究中构建的催化结焦的传质模型，结合SEM及TEM分析催化结焦过程，发现暴露的Fe3 C与含碳气体接触并催化，将碳扩散到Fe3 C-石墨界面，使得碳纳米管继续生长，从而总结出催化结焦过程中Fe3 C的3种机制：催化产生含碳气体、溶解并运输碳元素、为丝状石墨提供形核和长大条件.但Young在研究中提出Fe3 C颗粒如何形成的解释存在争议：若以扩散理论来解释，其一无法解释Fe3 C的分解反应生成的Fe原子的运动，其二无法确定不同条件下Fe原子在石墨中的溶解度和扩散系数，故其机理仍需学者们进一步研究[35 ] .结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
... [35 ].结焦是一种渗碳现象，学者们研究了各种变量对结焦现象的影响，同时探寻了结焦过程的机理，对碳化腐蚀的研究也更加深入. ...
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35 ]
Coke filaments with Fe<sub>3</sub>C particles at their tips (thin): (a) SEM view, (b) TEM bright field image, (c) SAD pattern and mass transfer model<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R35">35</xref>]</sup> Fig.5 ![]()
在服役环境温度更高，载气活性成分更低时，金属材料表面发生的碳化腐蚀主要表现为内部渗碳和金属粉化两种情况.内部渗碳主要指的是在1000~1150 ℃下的高温渗碳，造成材料硬度提高，塑性降低，多用于材料表面强化.金属粉化则常指的是在450~800 ℃下，碳活度α c ≥ 1的渗碳行为，其造成材料表面坑蚀和脱落，影响材料一体化[36 ~39 ] .同时学者们研究表明材料内部结构、表面状态及微量元素添加均会对渗碳行为造成影响.气氛对渗碳的影响可用碳活度α c 公式表示： ...
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35 ]
Fig.5 ![]()
在服役环境温度更高，载气活性成分更低时，金属材料表面发生的碳化腐蚀主要表现为内部渗碳和金属粉化两种情况.内部渗碳主要指的是在1000~1150 ℃下的高温渗碳，造成材料硬度提高，塑性降低，多用于材料表面强化.金属粉化则常指的是在450~800 ℃下，碳活度α c ≥ 1的渗碳行为，其造成材料表面坑蚀和脱落，影响材料一体化[36 ~39 ] .同时学者们研究表明材料内部结构、表面状态及微量元素添加均会对渗碳行为造成影响.气氛对渗碳的影响可用碳活度α c 公式表示： ...
... 碳化腐蚀出现在特定工况下的特定材料，故除了需要服役金属满足成分要求外，还可以对服役环境进行一定的改良以缓解碳化腐蚀.有学者在石油裂解管腐蚀防护方面提出[11 ] 在碳气氛中添加硫化物、磷化物、硼化物和有机硅烷等物质来钝化金属表面，但其成本较高，并还要考虑添加剂的腐蚀.如在裂解管的防护方面，Young[35 ] 总结到在工业气体中引入H2 S以阻止碳扩散进入金属，提到该方法已得到广泛的工业实践，图11 为硫分压应用范围.其存在的问题是需要控制H2 S的分压不能超过限制，否则将导致灾难性的硫化腐蚀，需谨慎应用. ...
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35 ]
Effect of Sulphur partial pressure on metal dusting<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R35">35</xref>]</sup> Fig.11 ![]()
<strong>3.2</strong> 改善合金成分 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
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35 ]
Fig.11 ![]()
<strong>3.2</strong> 改善合金成分 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
... Young[35 ] 同样提出了多种防护措施，其中包括使用表面预氧化的方式形成表面M Cr2 O4 尖晶石层，有助于抵抗碳化腐蚀，但需要确保工作气氛氧势不能过低，否则可能导致金属粉化破坏防护层.Young还提到可以在材料表面制备抗反应涂层，例如不会产生催化反应的Cu层和Ni3 Sn2 层等.李宇旸[66 ] 研究奥氏体钢抵抗超临界CO2 腐蚀时，考虑了激光冲击强化奥氏体钢表面，使得抗蚀性增加，经研究激光强化分为两个方面：一是因为激光冲击在表面形成薄的压应力层，降低了空位浓度，有效降低了金属粒子和CO2 在该层的扩散；二是由于激光强化层内容易形成具有保护性的Cr2 O3 层，增强了耐蚀性.Ropital[67 ] 研究金属在工况下发生的性能退化问题时表明Al2 O3 的抗碳化腐蚀能力优于Cr2 O3 ，原因在于Cr2 O3 在高温下(900 ℃以上)可能会产生分解反应，应注意服役温度，以应对碳化腐蚀可能造成的安全问题.Ropital还研究了腐蚀防护通用手段，提出多种检测手段来监控碳化腐蚀的损伤，如挂片监测、联网监测、电阻探头监测、超声监测等.Fadhil等[68 ] 使用热喷涂技术在应用于原油蒸馏塔的不锈钢表面制备了多种陶瓷涂层，对比研究发现涂层的防护性能与涂层厚度和孔隙率有关，其中Al2 O3 涂层最强，SiO2 次之，ZrO2 最差. ...
1
1998
... 在服役环境温度更高，载气活性成分更低时，金属材料表面发生的碳化腐蚀主要表现为内部渗碳和金属粉化两种情况.内部渗碳主要指的是在1000~1150 ℃下的高温渗碳，造成材料硬度提高，塑性降低，多用于材料表面强化.金属粉化则常指的是在450~800 ℃下，碳活度α c ≥ 1的渗碳行为，其造成材料表面坑蚀和脱落，影响材料一体化[36 ~39 ] .同时学者们研究表明材料内部结构、表面状态及微量元素添加均会对渗碳行为造成影响.气氛对渗碳的影响可用碳活度α c 公式表示： ...
Carburization and oxidation
0
1987
Metal dusting of high temperature alloys
0
1993
Protection of high alloy steels against metal dusting by oxide scales
1
1998
... 在服役环境温度更高，载气活性成分更低时，金属材料表面发生的碳化腐蚀主要表现为内部渗碳和金属粉化两种情况.内部渗碳主要指的是在1000~1150 ℃下的高温渗碳，造成材料硬度提高，塑性降低，多用于材料表面强化.金属粉化则常指的是在450~800 ℃下，碳活度α c ≥ 1的渗碳行为，其造成材料表面坑蚀和脱落，影响材料一体化[36 ~39 ] .同时学者们研究表明材料内部结构、表面状态及微量元素添加均会对渗碳行为造成影响.气氛对渗碳的影响可用碳活度α c 公式表示： ...
Effect of corrosion behavior on mechanical properties of alloy in supercritical CO2 environment
1
2023
... 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
超临界CO2 腐蚀对耐热材料力学性能影响研究进展
1
2023
... 从而生成单质碳，C向内扩散形成碳化区.当部分奥氏体不锈钢及镍基合金在S-CO2 介质下腐蚀时，氧化和渗碳都不显著，金属表面形成致密Cr2 O3 ，仅有CO和CO2 通过纳米通道、裂纹等方式穿过Cr2 O3 层，在晶界处生成碳化物[40 ] .在对S-CO2 高温碳化腐蚀的总结中发现，对于奥氏体耐热钢和镍基合金的高温碳化腐蚀研究较少，机理方面存在一定的不足.综上所述，镍基合金抗碳化腐蚀能力最强，其次是奥氏体耐热钢，最差是铁素体/马氏体耐热钢. ...
Atomistic modeling of oxide-carbide growth on FeCr alloy surface in high-temperature CO2
5
2022
... 随着研究进一步深入，有学者开始从原子尺度对碳化腐蚀进行模拟研究，进一步验证碳化腐蚀机理.基于分子动力学的模拟研究是对碳化腐蚀机理的有力补充，Qi等[41 ] 结合MD模拟和ReaxFF力场研究了高温CO2 中Fe-Cr表面碳化物生长过程，模拟了CO2 在Fe-Cr表面的Fe原子和Cr原子吸附和脱氧过程(图7 )，使得氧化-碳化产物在Fe-Cr表面积累生长.研究表明Fe-Cr表面的S-CO2 碳化腐蚀主要由3个主要步骤构成：第一阶段，表面的Cr原子作为CO2 化学吸附的活性位点，随后通过C-O键断裂进行连续脱氧；第二阶段，氧化触发表面重构，使Cr原子从合金表面向外分离，在腐蚀过程中形成链状的氧化物，在合金表面形成均匀的氧化-碳化物后，反应过程就会发生变化，随后以较低的速率进行；在第三阶段，C原子和O原子渗透到合金中，导致氧化碳化物的生长，在氧化反应引起的内应力的驱动下，一些不稳定的表面铁原子向外移动，导致外层氧化物的生长.此外他们还发现Cr原子难以通过氧化-碳化物扩散，在表面形成双层氧化物，所以在初始快速氧化阶段，腐蚀过程与CO2 浓度无关，而较高的温度可以加速腐蚀，图8 给出了Fe-Cr表面均匀氧化后的渗碳机理. ...
... [
41 ]
Snapshots of CO<sub>2</sub> on the Fe-Cr alloy surface: (a) chemisorption of CO<sub>2</sub> around the chromium atom, (b) chemisorption of CO<sub>2</sub> around the iron atom, (c) the desoxygenation of CO<sub>2</sub>, (d) the desoxygenation of CO<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Fig.7 ![]()
图8 均匀氧化层的Fe-Cr合金氧化渗碳机理示意图<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Schematic diagram of oxidation and carburization mechanism of Fe-Cr alloy with a uniform oxide layer: (a) deoxidation and carburizing of CO<sub>2</sub> in the surface, formed average oxide layer and internal carbide, (b) oxygen and carbon atoms diffused inward, (c) metal atoms diffused from the FeCr alloy to the gas side driven by the oxidation-induced internal stress<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Fig.8 ![]()
还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
... [
41 ]
Fig.7 ![]()
图8 均匀氧化层的Fe-Cr合金氧化渗碳机理示意图<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Schematic diagram of oxidation and carburization mechanism of Fe-Cr alloy with a uniform oxide layer: (a) deoxidation and carburizing of CO<sub>2</sub> in the surface, formed average oxide layer and internal carbide, (b) oxygen and carbon atoms diffused inward, (c) metal atoms diffused from the FeCr alloy to the gas side driven by the oxidation-induced internal stress<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Fig.8 ![]()
还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
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41 ]
Schematic diagram of oxidation and carburization mechanism of Fe-Cr alloy with a uniform oxide layer: (a) deoxidation and carburizing of CO<sub>2</sub> in the surface, formed average oxide layer and internal carbide, (b) oxygen and carbon atoms diffused inward, (c) metal atoms diffused from the FeCr alloy to the gas side driven by the oxidation-induced internal stress<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R41">41</xref>]</sup> Fig.8 ![]()
还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
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41 ]
Fig.8 ![]()
还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
Study on corrosion kinetics and product thermodynamics of materials in supercritical CO2
5
2023
... 还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
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42 ]
Initial model for T92 steel in S-CO<sub>2</sub> at 600 ℃ (a) and the mapping and lining distribution of four kinds of atoms in <i>z</i> direction at 600 ℃ for 5000 ps (b)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> Fig.9 ![]()
以腐蚀热力学来研究T92在S-CO2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO2 的Gibbs自由能ΔG 随温度变化(图10a ).通过图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(图10b ). ...
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42 ]
Fig.9 ![]()
以腐蚀热力学来研究T92在S-CO2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO2 的Gibbs自由能ΔG 随温度变化(图10a ).通过图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(图10b ). ...
... 以腐蚀热力学来研究T92在S-CO
2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO
2 的Gibbs自由能Δ
G 随温度变化(
图10a ).通过
图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO
2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(
图10b ).
图10 T92钢在15 MPa下S-CO<sub>2</sub>环境下Gibbs自由能随温度变化的关系和T92钢在600 ℃下S-CO<sub>2</sub>的Cr-C-O平衡相图<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> The relationship between Gibbs free energy and temperature in S-CO<sub>2</sub> environment at 15 MPa (a) and Cr-C-O equilibrium phase diagram of T92 steel in S-CO<sub>2</sub> environment of 600 ℃ (b)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> Fig.10 ![]()
以上分别为T92在S-CO2 的碳化腐蚀的动力学分析过程和热力学分析过程，学者研究过程多依靠软件计算和构建模型模拟.若变更金属材料，动力学分析则需要更正边界条件重新计算，热力学分析则需要重新计算平衡相，构建ΔG 随温度的变化关系和M-C-O平衡相图，还需进行高温实验模拟.分析该学者研究过程表明，其并未以动力学方式来区分氧化、碳化及氧化结合碳化，而是以热力学的Gibbs自由能ΔG 来判断反应的是否发生，研究方法可对后续碳化腐蚀的进一步研究提供一定的参考. ...
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42 ]
Fig.10 ![]()
以上分别为T92在S-CO2 的碳化腐蚀的动力学分析过程和热力学分析过程，学者研究过程多依靠软件计算和构建模型模拟.若变更金属材料，动力学分析则需要更正边界条件重新计算，热力学分析则需要重新计算平衡相，构建ΔG 随温度的变化关系和M-C-O平衡相图，还需进行高温实验模拟.分析该学者研究过程表明，其并未以动力学方式来区分氧化、碳化及氧化结合碳化，而是以热力学的Gibbs自由能ΔG 来判断反应的是否发生，研究方法可对后续碳化腐蚀的进一步研究提供一定的参考. ...
超临界CO2 材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究
5
2023
... 还有学者[42 ] 深入分析了S-CO2 材料腐蚀的动力学和热力学过程，使用分子动力学计算了CO2 在Fe-Cr表面的吸附过程，模拟了T92钢在初始氧化阶段的原子迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理分析了氧化层和碳化物的分布，最后通过高温腐蚀实验进行了验证.研究表明氧化层外侧主要为Fe3 O4 ，氧化层内侧主要是FeCr2 O4 层，氧化层内部主要为Cr23 C6 型碳化物，并且CO2 优先吸附于Cr原子(111)表面发生反应，一部分生成氧化物和碳化物，另一部分生成游离C原子沉积在氧化层表面，以离子的形式向基体内扩散，腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度升高而增大.构建T92钢S-CO2 环境下初始氧化阶段反应力场分子动力学模型如图9a ，并给出了600 ℃下反应时间为5000 ps的4种原子沿z 方向的面分布和线分布模拟规律.如图9b ，通过模型模拟并统计化学键成键数，给出了T92钢在S-CO2 中的碳化腐蚀动力学过程. ...
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42 ]
Initial model for T92 steel in S-CO<sub>2</sub> at 600 ℃ (a) and the mapping and lining distribution of four kinds of atoms in <i>z</i> direction at 600 ℃ for 5000 ps (b)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> Fig.9 ![]()
以腐蚀热力学来研究T92在S-CO2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO2 的Gibbs自由能ΔG 随温度变化(图10a ).通过图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(图10b ). ...
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42 ]
Fig.9 ![]()
以腐蚀热力学来研究T92在S-CO2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO2 的Gibbs自由能ΔG 随温度变化(图10a ).通过图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(图10b ). ...
... 以腐蚀热力学来研究T92在S-CO
2 的碳化腐蚀情况时，首先通过JMatPro软件计算该温度下的平衡相成分，以热力学第二定律为基准，使用FactSage软件计算15 MPa下的S-CO
2 的Gibbs自由能Δ
G 随温度变化(
图10a ).通过
图10a 判断Cr与O亲和力更强，则CO
2 与Cr优先反应，并通过FactSage软件计算反应所需的临界氧分压，并以平衡氧分压和临界碳活度构建了碳化物分布模型(
图10b ).
图10 T92钢在15 MPa下S-CO<sub>2</sub>环境下Gibbs自由能随温度变化的关系和T92钢在600 ℃下S-CO<sub>2</sub>的Cr-C-O平衡相图<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> The relationship between Gibbs free energy and temperature in S-CO<sub>2</sub> environment at 15 MPa (a) and Cr-C-O equilibrium phase diagram of T92 steel in S-CO<sub>2</sub> environment of 600 ℃ (b)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R42">42</xref>]</sup> Fig.10 ![]()
以上分别为T92在S-CO2 的碳化腐蚀的动力学分析过程和热力学分析过程，学者研究过程多依靠软件计算和构建模型模拟.若变更金属材料，动力学分析则需要更正边界条件重新计算，热力学分析则需要重新计算平衡相，构建ΔG 随温度的变化关系和M-C-O平衡相图，还需进行高温实验模拟.分析该学者研究过程表明，其并未以动力学方式来区分氧化、碳化及氧化结合碳化，而是以热力学的Gibbs自由能ΔG 来判断反应的是否发生，研究方法可对后续碳化腐蚀的进一步研究提供一定的参考. ...
... [
42 ]
Fig.10 ![]()
以上分别为T92在S-CO2 的碳化腐蚀的动力学分析过程和热力学分析过程，学者研究过程多依靠软件计算和构建模型模拟.若变更金属材料，动力学分析则需要更正边界条件重新计算，热力学分析则需要重新计算平衡相，构建ΔG 随温度的变化关系和M-C-O平衡相图，还需进行高温实验模拟.分析该学者研究过程表明，其并未以动力学方式来区分氧化、碳化及氧化结合碳化，而是以热力学的Gibbs自由能ΔG 来判断反应的是否发生，研究方法可对后续碳化腐蚀的进一步研究提供一定的参考. ...
Plasma nitriding and nitrocarburising of a supermartensitic stainless steel
1
2012
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
Effect of alloy elements on the formation and properties of "expanded" α phase on stainless steel
1
2020
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
合金元素对不锈钢表面“膨胀”α 相形成及性能的影响研究
1
2020
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
Study on the gas nitriding/nitrocarburizing process and the modification of nitrocarburized layers of low-carbon steel
1
2016
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究
1
2016
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
Microstructure and mechanical properties of Fe-Cr-2Ni-Mo-V steel in carburizing process
1
2018
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
Effect of vacuum low pressure carburizing on microstructure and properties of austenitic stainless steels 304 and 316L
1
2022
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
真空低压渗碳对304与316L奥氏体不锈钢组织和性能的影响
1
2022
... 随着服役环境变得越发严苛，合金钢材同时被要求了更高的耐磨性和强度[43 ] .学者们从改变近表面组织成分的角度出发研究出表面改性技术：表面渗氮、表面渗碳及碳氮共渗等，其中表面渗碳技术是在特定条件下对合金材料进行表面渗碳，即碳化处理，使得碳原子进入合金材料表层，以达到增强性能的要求.表面渗碳在合金材料表层的晶格形成了过饱和的C原子固溶体，获得“膨胀α相”“膨胀γ 相”等，暂记为αc 和γ c 相.石宇[44 ] 研究了等离子渗碳技术在1Cr17和1Cr17Ni2两种不锈钢上的强化机理，确定形成了“αc 相”，耐蚀性耐磨性均有增强，研究表明渗碳层增厚符合抛物线规律，提出了渗碳过程的强化作用来自固溶碳原子导致晶格畸变形成的位错阻碍，以及金属碳化物本身的析出强化.王津[45 ] 研究了低碳钢碳氮共渗结合奥氏体化+时效处理，使得强度高于碳氮共渗+保温处理，研究表明二者结合提高了样品的屈服、抗拉强度以及抗疲劳性能.Li等[46 ] 研究了Fe-Cr-2Ni-Mo-V的渗碳过程中的组织和力学性能变化，研究表明渗碳的过程提高了样品中的马氏体梯度含量，渗碳样品的硬度变化与样品含碳量正相关，并进一步研究得到渗碳后进行二次淬火+低温回火可显著提高力学性能.程茹等[47 ] 研究了真空低压渗碳对304和316L奥氏体不锈钢的组织和性能的影响，分析了两种合金的碳化物析出情况，研究表明316L不锈钢由于强碳化物形成元素Mo含量更高，M 23 C6 型碳化物形成范围更大，并减少了奥氏体中碳的固溶量，延缓了M 7 C3 型碳化物的产生，从而导致316L不锈钢渗碳后力学性能强于304不锈钢. ...
High temperature oxidation and carburizing mechanisms of Cr35Ni45 heat-resistant steel under service conditions
1
2014
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理
1
2014
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Carburization of three Fe-19Ni-21Cr-x Al (x = 0, 2, 6 at.%) alloys at 900 ℃ in oxygen-contaminated CH4 /H2 atmospheres
0
2016
Mechanical behavior and fatigue performance of carburized steel specimens
1
2016
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Effects of carburization time and temperature on the mechanical properties of carburized mild steel, using activated carbon as carburizer
1
2009
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Carburization behavior of AISI 316LN austenitic stainless steel-experimental studies and modeling
1
2010
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Effects of carburization on expected fatigue life of alloys steel shafts
1
2011
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
Mechanical properties and microstructure evolution of domestic Incoloy 800H during aging in helium
1
2020
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
国产Incoloy 800H合金在氦气中时效后力学性能及微观组织演化
1
2020
... 材料碳化腐蚀会对合金部件造成严重的灾难性损伤，是高碳活度气氛下材料部件失效的主要因素之一.普遍研究[48 ~50 ] 认为合金碳化部位体积增大，膨胀系数低于基体而造成较高的内应力，从而引起部件过早发生断裂，同时由于合金表面及晶界大量碳化物的形成，降低了材料的冲击韧性，脆化倾向明显，严重影响了材料力学性能.王猛等[26 ] 通过对35CrMo合金碳化腐蚀失效研究指出了合金因碳化导致的失效原因在于高温碳化诱发表层金属内部产生的孔洞和缺陷，在热冲击及自重载荷应力作用下表面产生开裂，高温碳化在裂纹两侧继续进行，最终导致合金部件失效甚至断裂；Aramide等[51 ] 对低碳钢在不同碳化温度下的拉伸性能开展测试，结果表明合金中碳化物体积分数和含量增多引起晶界微孔洞和裂纹是导致碳化样品冲击韧性出现明显降低的关键因素.Sudha等[52 ] 对AISI 316LN奥氏体不锈钢碳化行为研究表明，晶界和择优晶面分布的高密度富Cr碳化物析出时会在晶格中引入相当大的应变，是导致材料变形、裂纹萌生进而造成合金失效的诱因之一.也有研究认为[53 ] ，渗碳后的钢会产生残余压应力，虽然提高了钢的抗疲劳性能，但却导致了裂纹的形成，对于碳化对合金造成的性能损伤，温度和时间也是造成渗碳样品脆性提高、极限抗拉强度下降不可忽视的主要因素.另外，西安热工研究院项目团队在无碳-高纯氦气环境下对Fe-Cr-Ni系合金Incoloy800H的长时效性能研究表明，时效3000 h后合金屈服强度(R p0.2 )、抗拉强度(R m )以及断后延伸率虽满足ASME SB163-2015给出的≥ 30%的要求[54 ] ，但在研究中观察到碳化腐蚀对降低合金强度、加快合金脆性倾向的不良作用. ...
High temperature creep behavior of austenitic Fe-Ni-Cr alloy
1
2013
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
Material degradation and embrittlement evaluation of ethylene cracking furnace tubes after long term service
1
2019
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
Phase transformation in heat resistant steels observed by STEM (NbTi)C-NiNbSi(G-Phase)
1
2002
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
Structure and phase stability in a cast modified-HP austenite after long-term ageing
1
2003
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
Review of carburization corrosion and protection of metal materials
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2001
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
... 在合金表面制备涂层是材料研究常用的抗腐蚀手段，为防护碳化腐蚀，提高服役寿命，学者们开展了合金防护涂层抗碳化腐蚀研究.黄志荣等[59 ,62 ] 进行了HK40钢的表面渗铝新工艺研究，研究表明渗铝层有NiAl相和Ni3 Al相组成时，抗碳化腐蚀能力明显提高. ...
金属材料的碳化腐蚀及防护研究进展
3
2001
... 除此之外，碳化腐蚀对合金蠕变性能的影响也受到了多数研究学者的关注[55 ] .如Han等[56 ] 研究了服役态下HP40Nb合金不同温度段(低温段873 ℃、高温段925 ℃)试样的退化、脆化机制，结果表明高温段样品晶界出现微蠕变裂纹，晶界碳化物以粗化的块状M 23 C6 为主，低温段样品晶界以骨架状碳化物和蠕变空洞为特征，且部分碳化物骨架溶解并破碎成蠕虫状和块状组织，合金管材出现了严重的时效蠕变损伤积累.研究表明，在Ni-Cr-Fe系合金[57 ,58 ] 中，晶界与相界是蠕变裂纹形成的优先位置，也是造成合金蠕变损伤积累与拓展的源头，归因于尺寸粗大的沿晶碳化物M 23 C6 和较高含量的大尺寸析出相如G相，蠕变裂纹的扩展导致合金表现出了更高的脆化水平.对于低温下合金的碳化，虽然可以在晶界处析出细小碳化物以提高蠕变阻力，但是碳化物的形成会造成合金基体贫Cr，降低合金表面氧化膜保护性，这反而加剧了合金的碳化，在长期服役过程中同样将表现出明显的蠕变性能下降现象[59 ] . ...
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
... 在合金表面制备涂层是材料研究常用的抗腐蚀手段，为防护碳化腐蚀，提高服役寿命，学者们开展了合金防护涂层抗碳化腐蚀研究.黄志荣等[59 ,62 ] 进行了HK40钢的表面渗铝新工艺研究，研究表明渗铝层有NiAl相和Ni3 Al相组成时，抗碳化腐蚀能力明显提高. ...
Corrosion behavior of alumina-forming austenitic heat resistant steel in supercritical carbon dioxide
1
2022
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
含铝奥氏体耐热钢在超临界二氧化碳中的腐蚀行为
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2022
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
Research progress on the corrosion resistance of alumina forming austenitic steel in lead?based liquid metals
1
2023
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
新型含铝奥氏体合金的耐铅基液态金属腐蚀性能研究进展
1
2023
... 合金元素对碳化腐蚀的影响是显而易见的，在碳化腐蚀的研究过程中，Cr、Al等易形成致密氧化膜的元素均有利于抵抗碳化腐蚀.不同的组织抗碳化腐蚀的能力也不同，研究表明奥氏体比铁素体-马氏体更耐碳化腐蚀，且奥氏体的C原子溶解度低，更抗腐蚀.若调整服役金属结构及成分，或者在不影响主要成分的条件下添加微量元素以抵抗碳化腐蚀，前者使晶体结构改变，增加Cr、Si、Al等元素扩散到材料表面的速度，有利于形成和修复保护膜，后者则是凭借微量元素特性来增强抗腐蚀性能.黄志荣和尤一匡[59 ] 在研究中发现，钢中添加Al的含量超过8%时，钢脆性大幅度提升，不具备工程实用性.除He等[21 ] 所研究的AFA钢在S-CO2 中形成多层氧化膜结构，马赵丹丹等[60 ] 将20Cr-25Ni合金和AFA钢在S-CO2 中的腐蚀情况做了对比，同样得出了AFA钢比20Cr-25Ni合金抗超临界CO2 腐蚀的能力更强的结论，而且其实验所用AFA钢含Al量为3.5%.陈灵芝等[61 ] 研究了应用于铅冷块堆包壳材料的AFA钢的腐蚀行为，研究表明热腐蚀会使得AFA钢内部析出3种析出相NbC/Fe2 Nb及NiAl相，析出相的生成可能会影响AFA钢的耐蚀性，并且合金氧化随着Al含量的升高而降低，故而改变合金成分会对合金结构产生一定影响，需进行实验才能判断如何改变成分才能获得更强的抗碳化腐蚀性能. ...
Pack aluminization of HK40 steel and evaluation of carburization resistance
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2005
... 在合金表面制备涂层是材料研究常用的抗腐蚀手段，为防护碳化腐蚀，提高服役寿命，学者们开展了合金防护涂层抗碳化腐蚀研究.黄志荣等[59 ,62 ] 进行了HK40钢的表面渗铝新工艺研究，研究表明渗铝层有NiAl相和Ni3 Al相组成时，抗碳化腐蚀能力明显提高. ...
HK40钢的渗铝新工艺及抗碳化腐蚀性能研究
1
2005
... 在合金表面制备涂层是材料研究常用的抗腐蚀手段，为防护碳化腐蚀，提高服役寿命，学者们开展了合金防护涂层抗碳化腐蚀研究.黄志荣等[59 ,62 ] 进行了HK40钢的表面渗铝新工艺研究，研究表明渗铝层有NiAl相和Ni3 Al相组成时，抗碳化腐蚀能力明显提高. ...
Structure analysis of aluminized coatings on P92 steel prepared by pack cementation aluminizing and vapor aluminizing
2
2020
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... [63 ]，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
P92耐热钢粉末包埋渗铝与化学气相渗铝涂层组织结构研究
2
2020
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... [63 ]，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Hot corrosion performance of Al-Cr coatings prepared by pack cementation
1
2011
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Al-Cr涂层的制备及抗热腐蚀性能研究
1
2011
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Corrosion behavior of aluminide coating modified super304H steel in simulated boiler coal-ash/gas environments
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2017
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... ,65 ].经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
铝化物涂层改性Super304H钢在模拟锅炉煤灰/气环境中的腐蚀行为
2
2017
... 西安热工院鲁金涛等团队[2 ,24 ,63 ~65 ] 研究了多种高温性能钢的抗碳化腐蚀性能，并研究了渗Al涂层在高温合金上的性能.首先，Lu等对P92马氏体耐热钢分别应用了粉末包埋法和气相沉积法，分别研究了两种涂层方式产生的结构和组织[63 ] ，并对其进行了热老化实验，深入研究涂层的保护性能；其次，使用粉末包埋法和两步法沉积在镍基高温合金K417G上制备Al-Cr涂层，研究表明两步法涂层含Cr量高，更抗热腐蚀[64 ] ；除此以外，还对Super304H进行了涂层改性处理，并与HR3C钢进行了热腐蚀性能对比，研究表明改性后Super304H耐腐蚀性能提高，但与高铬含量的HR3C钢还有一定差距[2 ,65 ] .经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
... ,65 ].经过学者们的研究，初步验证了渗铝涂层抗腐蚀的可行性. ...
Experimental research on corrosion resistance of austenitic steel in supercritical carbon dioxide environment
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2022
... Young[35 ] 同样提出了多种防护措施，其中包括使用表面预氧化的方式形成表面M Cr2 O4 尖晶石层，有助于抵抗碳化腐蚀，但需要确保工作气氛氧势不能过低，否则可能导致金属粉化破坏防护层.Young还提到可以在材料表面制备抗反应涂层，例如不会产生催化反应的Cu层和Ni3 Sn2 层等.李宇旸[66 ] 研究奥氏体钢抵抗超临界CO2 腐蚀时，考虑了激光冲击强化奥氏体钢表面，使得抗蚀性增加，经研究激光强化分为两个方面：一是因为激光冲击在表面形成薄的压应力层，降低了空位浓度，有效降低了金属粒子和CO2 在该层的扩散；二是由于激光强化层内容易形成具有保护性的Cr2 O3 层，增强了耐蚀性.Ropital[67 ] 研究金属在工况下发生的性能退化问题时表明Al2 O3 的抗碳化腐蚀能力优于Cr2 O3 ，原因在于Cr2 O3 在高温下(900 ℃以上)可能会产生分解反应，应注意服役温度，以应对碳化腐蚀可能造成的安全问题.Ropital还研究了腐蚀防护通用手段，提出多种检测手段来监控碳化腐蚀的损伤，如挂片监测、联网监测、电阻探头监测、超声监测等.Fadhil等[68 ] 使用热喷涂技术在应用于原油蒸馏塔的不锈钢表面制备了多种陶瓷涂层，对比研究发现涂层的防护性能与涂层厚度和孔隙率有关，其中Al2 O3 涂层最强，SiO2 次之，ZrO2 最差. ...
奥氏体钢在超临界二氧化碳环境下的耐腐蚀性能试验研究
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2022
... Young[35 ] 同样提出了多种防护措施，其中包括使用表面预氧化的方式形成表面M Cr2 O4 尖晶石层，有助于抵抗碳化腐蚀，但需要确保工作气氛氧势不能过低，否则可能导致金属粉化破坏防护层.Young还提到可以在材料表面制备抗反应涂层，例如不会产生催化反应的Cu层和Ni3 Sn2 层等.李宇旸[66 ] 研究奥氏体钢抵抗超临界CO2 腐蚀时，考虑了激光冲击强化奥氏体钢表面，使得抗蚀性增加，经研究激光强化分为两个方面：一是因为激光冲击在表面形成薄的压应力层，降低了空位浓度，有效降低了金属粒子和CO2 在该层的扩散；二是由于激光强化层内容易形成具有保护性的Cr2 O3 层，增强了耐蚀性.Ropital[67 ] 研究金属在工况下发生的性能退化问题时表明Al2 O3 的抗碳化腐蚀能力优于Cr2 O3 ，原因在于Cr2 O3 在高温下(900 ℃以上)可能会产生分解反应，应注意服役温度，以应对碳化腐蚀可能造成的安全问题.Ropital还研究了腐蚀防护通用手段，提出多种检测手段来监控碳化腐蚀的损伤，如挂片监测、联网监测、电阻探头监测、超声监测等.Fadhil等[68 ] 使用热喷涂技术在应用于原油蒸馏塔的不锈钢表面制备了多种陶瓷涂层，对比研究发现涂层的防护性能与涂层厚度和孔隙率有关，其中Al2 O3 涂层最强，SiO2 次之，ZrO2 最差. ...
Environmental degradation in hydrocarbon fuel processing plant: issues and mitigation
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2011
... Young[35 ] 同样提出了多种防护措施，其中包括使用表面预氧化的方式形成表面M Cr2 O4 尖晶石层，有助于抵抗碳化腐蚀，但需要确保工作气氛氧势不能过低，否则可能导致金属粉化破坏防护层.Young还提到可以在材料表面制备抗反应涂层，例如不会产生催化反应的Cu层和Ni3 Sn2 层等.李宇旸[66 ] 研究奥氏体钢抵抗超临界CO2 腐蚀时，考虑了激光冲击强化奥氏体钢表面，使得抗蚀性增加，经研究激光强化分为两个方面：一是因为激光冲击在表面形成薄的压应力层，降低了空位浓度，有效降低了金属粒子和CO2 在该层的扩散；二是由于激光强化层内容易形成具有保护性的Cr2 O3 层，增强了耐蚀性.Ropital[67 ] 研究金属在工况下发生的性能退化问题时表明Al2 O3 的抗碳化腐蚀能力优于Cr2 O3 ，原因在于Cr2 O3 在高温下(900 ℃以上)可能会产生分解反应，应注意服役温度，以应对碳化腐蚀可能造成的安全问题.Ropital还研究了腐蚀防护通用手段，提出多种检测手段来监控碳化腐蚀的损伤，如挂片监测、联网监测、电阻探头监测、超声监测等.Fadhil等[68 ] 使用热喷涂技术在应用于原油蒸馏塔的不锈钢表面制备了多种陶瓷涂层，对比研究发现涂层的防护性能与涂层厚度和孔隙率有关，其中Al2 O3 涂层最强，SiO2 次之，ZrO2 最差. ...
... 在综合碳化腐蚀的相关研究过程中，能源领域的不断前进发展在要求更高效率、更高利用率、更高参数以及更环保的同时，对金属材料服役的环境要求更加严苛，从而更易发生碳化腐蚀.例如新能源熔盐储能中应用碳酸盐可能导致高温电化学腐蚀；高参数火电应用时，因为温度增高更易出现煤灰腐蚀；应用S-CO2 布雷顿循环体系时，又因为存在高温以及饱和CO2 气氛更易出现碳化腐蚀；在高温气冷堆的发展过程中，也因石墨粉尘使得传热管发生碳化腐蚀现象等.碳化腐蚀导致催化结焦可能会使管壁增厚，传热能力下降出现超温风险，若碳化腐蚀导致内部渗碳则会降低力学性能，出现失效事故，若碳化腐蚀层过厚则可能会导致腐蚀产物脱落阻塞管道等.正如学者[67 ] 提到的环境退化，高温腐蚀现象是能源领域需要解决的重点问题之一，其研究重点是增加金属材料的耐蚀性以满足金属材料越发严苛的服役环境条件.未来碳化腐蚀的研究方向可在各个领域进行更深化的研究，并结合相似领域的机理，解决碳化腐蚀导致的失效问题，构建更全面的碳化腐蚀防护方式，也可用于解决类似的高温腐蚀问题. ...
Ceramics coating materials for corrosion control of crude oil distillation column: experimental and theoretical studies
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2020
... Young[35 ] 同样提出了多种防护措施，其中包括使用表面预氧化的方式形成表面M Cr2 O4 尖晶石层，有助于抵抗碳化腐蚀，但需要确保工作气氛氧势不能过低，否则可能导致金属粉化破坏防护层.Young还提到可以在材料表面制备抗反应涂层，例如不会产生催化反应的Cu层和Ni3 Sn2 层等.李宇旸[66 ] 研究奥氏体钢抵抗超临界CO2 腐蚀时，考虑了激光冲击强化奥氏体钢表面，使得抗蚀性增加，经研究激光强化分为两个方面：一是因为激光冲击在表面形成薄的压应力层，降低了空位浓度，有效降低了金属粒子和CO2 在该层的扩散；二是由于激光强化层内容易形成具有保护性的Cr2 O3 层，增强了耐蚀性.Ropital[67 ] 研究金属在工况下发生的性能退化问题时表明Al2 O3 的抗碳化腐蚀能力优于Cr2 O3 ，原因在于Cr2 O3 在高温下(900 ℃以上)可能会产生分解反应，应注意服役温度，以应对碳化腐蚀可能造成的安全问题.Ropital还研究了腐蚀防护通用手段，提出多种检测手段来监控碳化腐蚀的损伤，如挂片监测、联网监测、电阻探头监测、超声监测等.Fadhil等[68 ] 使用热喷涂技术在应用于原油蒸馏塔的不锈钢表面制备了多种陶瓷涂层，对比研究发现涂层的防护性能与涂层厚度和孔隙率有关，其中Al2 O3 涂层最强，SiO2 次之，ZrO2 最差. ...
