RU2081204C1 - Способ защиты сплавов от коррозии - Google Patents
Способ защиты сплавов от коррозии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081204C1 RU2081204C1 RU94036205A RU94036205A RU2081204C1 RU 2081204 C1 RU2081204 C1 RU 2081204C1 RU 94036205 A RU94036205 A RU 94036205A RU 94036205 A RU94036205 A RU 94036205A RU 2081204 C1 RU2081204 C1 RU 2081204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- stage
- alloys
- pressure
- corrosion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке химического оборудования паровых котлов высокого давления, деталей газовых турбин и реактивных двигателей в самолетостроении, и может применяться для защиты сплавов от коррозии, особенно при их использовании при высоких температурах в кислородсодержащей среде и продуктах сгорания топлива, содержащих серу. Повышение коррозионной стойкости сплавов достигают проведением высокотемпературного окисления в кислородсодержащей среде в два этапа. На первом этапе высокотемпературное окисление проводят в вакууме при остаточном парциальном давлении кислорода не более 1 Па. На втором этапе при давлении кислорода (0,5 - 1,7)•105 Па. 1 табл.
Description
Изобретение относится к защите сплавов от коррозии, в частности к химико-термической обработке деталей химического оборудования, паровых котлов высокого давления, деталей газовых турбин и реактивных двигателей в самолетостроении.
Наиболее близким способом к предложенному является способ защиты сплавов от коррозии путем получения очистной пленки на деталях из высокохромистых сталей, включающий попеременное окисление поверхности деталей в атмосфере воздуха при давлении 0,1 0,2 мм рт. ст. и нагреве 580 620oC и восстановление ее в атмосфере чистого водорода при давлении 0,5 1,5 атм.
Техническим эффектом изобретения является повышение коррозионной стойкости сплавов, используемых при высоких температурах в кислородсодержащей среде и в продуктах сгорания топлива, содержащих, в частности, серу и оставляющие после сжигания, золу с ее наиболее агрессивными составляющими Na2SO4, NaCl.
Указанный технический эффект достигается тем, что высокотемпературную обработку проводят в два этапа. На первом этапе высокотемпературное окисление проводят в вакууме при остаточном парциальном давлении кислорода не более 1 Па. На втором этапе высокотемпературную обработку ведут при давлении кислорода (0,5 1,7)•105 Па.
При высокотемпературной обработке в вакууме при парциальном давлении кислорода не более 1 Па на поверхности сплавов формируется пленка из оксида металла (Me1), имеющего наибольшее сродство к кислороду по сравнению со сродством к кислороду других металлических компонентов сплавов (Me2, Me3, и т. д. ) При этом скорость роста оксидной пленки меньше скорости роста зоны внутреннего окисления в сплаве. Зона внутреннего окисления формируется растворением в сплаве кислородом, в основном за счет окисления металла (Me1), имеющего большее сродство к кислороду по сравнению с другими металлическими компонентами сплава (внутреннее окисление), это приводит к уменьшению химического потенциала Me1 в слое, прилегающем к пленке, по сравнению с его химическим потенциалом в основе сплава, что приводит к явлению восходящей диффузии, т. е. к увеличению реальной концентрации Me в зоне, прилегающей к пленке.
На втором этапе высокотемпературной изотермической обработки при давлении кислорода (0,5 1,7)•105Па на поверхности формируется толстый слой равномерной пленки только из оксидов Me, который характеризуется наиболее низкой диффузионной проницаемостью реагирующих компонентов.
Последующая высокая коррозионная стойкость в кислородсодержащей газовой среде и в среде продуктов сгорания топлива связана с:
отсутствием уменьшения концентрации элемента, оксиды которого характеризуются наименьшей диффузионной проницаемостью, ниже предела концентрации, при которой происходит химический пробой оксидной пленки из-за образования двойных оксидов типа Me1 Me2 O4 или оксидов других элементов, содержащихся в сплаве. Уменьшение концентрации Me ниже указанного предела после объемной высокотемпературной обработки характерно для сплавов из-за явления избирательного окисления;
равномерной толщиной оксидной пленки из оксидов Me1, что не приводит к растрескиванию оксидной пленки при работе изделий из сплавов, прошедших указанную высокотемпературную обработку в реальных условиях, когда происходит циклическое колебание температуры или ее неравномерное распределение по изделию.
отсутствием уменьшения концентрации элемента, оксиды которого характеризуются наименьшей диффузионной проницаемостью, ниже предела концентрации, при которой происходит химический пробой оксидной пленки из-за образования двойных оксидов типа Me1 Me2 O4 или оксидов других элементов, содержащихся в сплаве. Уменьшение концентрации Me ниже указанного предела после объемной высокотемпературной обработки характерно для сплавов из-за явления избирательного окисления;
равномерной толщиной оксидной пленки из оксидов Me1, что не приводит к растрескиванию оксидной пленки при работе изделий из сплавов, прошедших указанную высокотемпературную обработку в реальных условиях, когда происходит циклическое колебание температуры или ее неравномерное распределение по изделию.
Если первое обоснование механизма указывает на необходимость первого этапа, то второе на необходимость второго этапа высокотемпературной обработки в газовой среде при различном давлении кислорода.
При высокотемпературной обработке в вакууме (1 этап) с остаточным парциальным давлением кислорода больше 1 Па, не происходит увеличения концентрации Me1 в слое, прилегающем к пленке, т. к. скорость роста пленки за счет окисления Me1 становится больше при неизменных параметрах его диффузии из основы к границе раздела пленка металлическая основа.
При последующей обработке при повышенном давлении кислорода (2 этап) происходит быстрое формирование защитной пленки из оксида Me1. Однако смотровое стекло из пирекса толщиной 2 мм, которое не должно быть очень толстым (с увеличением толщины стекла увеличивается ошибка при измерении температуры) не может выдерживать давление больше 1,7•105 Па.
Уменьшение парциального давления кислорода на втором этапе меньше 0,5•105 Па увеличивает продолжительность высокотемпературной обработки на 2 этапе.
Примеры осуществления способа.
Образцы из сплавов 12Х18Н9 и ХН70Ю помещают в вакуумную камеру и при помощи нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) в водоохлаждаемом медном кондукторе нагревают и проводят изотермически выдержку в вакууме. Затем увеличивают давление кислорода до необходимого на втором этапе высокотемпературной обработки сплавов в кислородсодержащей газовой среде. Размер образцов из стали: диаметр 3 мм, длина 10 мм, из никелевого сплава: диаметр 25 мм, высота 6 мм.
Примечание. Скорость проникновения продуктов коррозии в никелевый сплав оценивали, учитывая межкристаллитный неравномерный характер коррозии, по максимальной величине ее проникновения на каком-либо участке. В таблице представлены средние значения по данным 4-х экспериментов.
Таким образом, коррозионная стойкость сплавов, прошедших обработку по предлагаемому способу, увеличивается как в воздухе, так и в расплаве солей (ускоренные испытания в среде, имитирующие продукты сгорания газотурбинного топлива) не менее чем в 15 раз.
Пример 12. Газотурбинную лопатку из никелевого сплава, содержащего 27 Cr, 4,5 Al, 1 Ti, помещают в вакуумную камеру и при помощи нагрева ТВЧ в водоохлаждаемом медном кондукторе нагревают до температуры 1200oC и проводят изотермическую выдержку в вакууме с остаточным парциальном давлении кислорода 5•10-1 Па (1 этап ВО) в течение 3 ч. Затем проводят при этой же температуре изотермическую выдержку при давлении кислорода 1,5•105 Па в течение 20 мин. Коррозионную стойкость устанавливают при испытании в среде 80 Na2SO4 + 20 NaCl.
Установлено, что отсутствует проникновение окислителей по границам зерен, при этом толщина оксидной пленки не более 15 мкм. После ВО на первом этапе концентрация AI под оксидной пленкой увеличивается до 12±3 Аl.
Claims (1)
- Способ защиты сплавов от коррозии, включающий их высокотемпературную обработку в вакууме, отличающийся тем, что обработку проводят при остаточном парциальном давлении кислорода не более 1 Па, после чего сплавы подвергают второму этапу высокотемпературной обработки в среде кислорода при его давлении (0,5 1,7)•105 Па.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94036205A RU2081204C1 (ru) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Способ защиты сплавов от коррозии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94036205A RU2081204C1 (ru) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Способ защиты сплавов от коррозии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94036205A RU94036205A (ru) | 1996-08-27 |
RU2081204C1 true RU2081204C1 (ru) | 1997-06-10 |
Family
ID=20160959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94036205A RU2081204C1 (ru) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Способ защиты сплавов от коррозии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2081204C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800956C1 (ru) * | 2020-06-23 | 2023-08-01 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Препятствующее коксообразованию оборудование, способ его изготовления и его применение |
-
1994
- 1994-09-28 RU RU94036205A patent/RU2081204C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 338562, кл. C 23 C 8/18, 1972. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800956C1 (ru) * | 2020-06-23 | 2023-08-01 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Препятствующее коксообразованию оборудование, способ его изготовления и его применение |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94036205A (ru) | 1996-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6320590B2 (ja) | ニッケル−クロム−合金 | |
JP4607092B2 (ja) | 熱安定性かつ耐食性の鋳造ニッケル−クロム合金 | |
US3660173A (en) | Method of preparing corrosion resistant metallic articles | |
JP4535059B2 (ja) | アルミニウムの拡散コーティングの施工方法 | |
KR20050009232A (ko) | 내 침탄성과 내 코킹성을 갖는 스테인리스 강 및스테인리스 강 관 | |
JP5105822B2 (ja) | 集熱用伝熱材およびその製造法 | |
KR100889909B1 (ko) | 오스테나이트 합금의 부동태화를 위한 고온 기체산화방법 | |
JP7174811B2 (ja) | 高温部材 | |
FI124893B (fi) | Ruostumaton ferriittiteräs, teollisuustuote ja kiinteä oksidipolttokenno | |
Schneider et al. | Influence of coatings and hot corrosion on the fatigue behaviour of nickel-based superalloys | |
KR20010078361A (ko) | 금속 기판에 보호 피복물을 제공하는 방법 및 상기 방법에의해 제조된 제품 | |
KR20130061729A (ko) | Cr함유 오스테나이트 합금관 및 그 제조 방법 | |
EP1076114A1 (en) | Method for removing a dense ceramic thermal barrier coating from a surface | |
JP2008214734A (ja) | 耐メタルダスティング性に優れた金属材料 | |
RU2081204C1 (ru) | Способ защиты сплавов от коррозии | |
Grzesik et al. | The behavior of valve materials utilized in Diesel engines under thermal shock conditions | |
EP0048083A1 (en) | Surface treatment method of heat-resistant alloy | |
Dryepondt et al. | Effect of exposure in steam or argon on the creep properties of Ni‐based alloys | |
EP3048183A1 (en) | Corrosion resistant coating application method | |
JP2021123771A (ja) | 耐熱合金部材およびその製造方法ならびに高温装置およびその製造方法 | |
Matthews et al. | Engine Testing of an Advanced Alloy for Microturbine Primary Surface Recuperators | |
GB2111889A (en) | A method of increasing the reliability of creep loaded components in particular turbine blades | |
JP2020033589A (ja) | 耐熱合金部材およびその製造方法ならびに高温装置およびその製造方法ならびに耐熱合金部材製造用部材 | |
EP0073685B1 (en) | Nickel-chrome-iron alloy | |
Li et al. | High Temperature Nitridation Resistance of Several Modern High Temperature Ni-and Co-Based Alloys |