TW434326B - A method for enhancing the protection of high temperature alloys containing iron, nickel and chromium against high temperature corrosion by carburization or metal dusting - Google Patents

Description

經濟部中央標準局負工消费合作社印敦 4 3432 6 五、發明説明（） 本發明係相關於一種保護含有鐵、鎳、以及鉻之髙溫 合金，使其抵抗由碳化或金屬塗粉所引起之髙溫腐蝕的方 法。 發明背景 在許多工業上加工過程中一個主要的問題是：通常被 用做結構材料之髙溫合金，當其在髙溫下暴露於具有高碳 勢氣體中時，其很容易經由氧化、碳化、或金屬塗粉而腐 蝕β碳化現象在石化工業中可以観察得到，其中乙烯在高 溫分解爐中，其在高於i10〇β 〇的溫度下，藉由在蒸 氣一碳化氫之混合物中碳化氫之熱裂化而產生出來。在此 裂化過程中’焦炭之沉積發生在裂化管之內壁處。在蒸氣 轉化爐中’天然氣或其他碳化氫經由在鎳觸媒上之催化反 應而轉換成CO及Η 2。管壁之碳化在過熱或過度之碳活 化之後可以被觀察得到。在用於鋼之熱處理或碳化之工業 爐中，運承爐柵之碳化以及爐壁之碳化皆發生了。二氧化 碳冷卻之核子反應器的元件可能會被C Ο 2所碳化，而氦 氣冷卻之反應器的熱交換器則可能被一些雜質（例如在氦 氣中之C Ο及C Η 4 )所碳化。在煤氣化以及在垃圾焚化 廠中’碳化是有可能的，但是經由氯氣之硫化以及腐蝕將 會更劇烈。在蒸氣轉化爐之下游，熱量回收裝備遭受到一 種劇烈的腐蝕形式，亦即已知之、金屬塗粉〃，可能是容 易損壞的。這是一種突然的碳化過程，其中包含鐵、鎳、 3 尺度適用中國國 (請先閱讀背面之注意亊項#填寫本頁) -、1Τ -i 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 43^326 五、發明説明（>) 以及鈷之合金是脆弱的’其造成合金瓦解成包含碳、碳化 物、金屬、以及氧粒子之“粉末”。這種結果是合金表面 的損耗。與以上所述之碳化作用相比’金屬塗粉發生在大 約低至450° C的溫度下。由於許多硏究之結果’其可 以被歸納爲：實際上所有可用之高溫合金都是很容易受到 金屬塗粉之損害的。將Η 2 S加入氣體中可能提供對於碳 化以及金屬塗粉之某種抵抗已經被顯示出來。然而’由於 其具有我們所不希望影響之風險（例如觸媒之毒害），因 而其無法應用在許多的情況下。用於保護此種合金以抵抗 高溫腐蝕之可廣泛應用之有效方法’到目前爲止尙未發展 出來β 一般來說，保護高溫合金以抵抗腐蝕是取決於外部之 鉻一氧層的形成。然而，在大多數應用之狀況下，此種氧 化層可能無法保護該合金一段相當長的時間，因爲裂化可 以很容易地形成在氧化層中，並且分裂可能會由於黏著至 下面合金的喪失而發生。當一相似之保護試圖藉由將一保 護性混合氧化層塗附於合金表面而實現時，同樣的風險發 生了。 本發明之方法並未遭受如此之風險，因爲其不取決於 具有與合金之熱及機械性質大大不同之性質的表面氧化層 之形成。 發明槪要 4 本紙張尺度適用中國國家標皁（。阳）44規輅（210¥2们公对） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-ιτ Α7 Η 7 3 2 β 五、發明説明（5 ) (婧先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據,本發明，其提供了一種保護工業設備中由包含鐵 、鎳、以及鉻之高溫合金所製成之部件或元件（例如容器 、管件、套圏等等），以對抗由碳化或金屬塗粉所引起之 腐蝕的方法。該方法包括：（a )淸理合金之表面；（b )在表面上高貴或珍貴金屬薄層的沉積，或者是第四族元 素（亦即錫以及鉛）或第五族元素（亦即銻以及鉍）之沉 積；（c)將入口大氣中之表面加熱一段時間至一預定溫 度，以在欲保護表面上獲得高貴或珍貴金屬之均与分佈》 上述金屬之沉積可以藉由包括物理或化學蒸氣鍍敷或 浸漬、噴灑、或噴鍍的方法而實現。 例子 以下之例子用以詳細地描述上述發明之創造以及使用 方法。 線、/* 許多金屬塗粉腐蝕試驗被進行，其試驗之樣本爲一圓 柱盤，其直徑大約爲1 8 mm，而厚度爲6 mm，爲合金 8 Ο Ο Η所製成，其組成如下： 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 0 _ 0 5 — 0 * 1之C，最大爲1 〇之矽，最大爲 1 - 5之錳，最大爲◦· 0 1 5之硫，3 0 · 0 — 3 5 * 0之鎳，2 0 · 0之鉻，4 5之鐵，0 · 1 5 — 0 * 6之 鈦，0·15 — 0·6之鋁，最大爲〇 . 7 5之銅。 例一 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210乂297公祛） 經濟部中央標4*-局員工消费合作社印*']木 '4 34 32 6 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 接受金屬塗粉腐蝕試驗之試驗樣本是處於以下之狀況 氣體壓力：3 4巴 氣體組成：49 · 3%之H2 ’ 15 . 6%之C0，5 · 6%之C0 2，2 9 · 5%之Η 2 〇 氣體速度：最大1 〇 m/s e C 樣本溫度：6 5 0° C 持續時間：2 0 0 h 試驗在沒有任何表面處理的情況下，以及在許多不同 傳統之預處理（包括表面之拋光及淸理、機械處理、以及 表面之氧化）的情況下進行。所使用之機械處理爲噴砂以 及彈九噴九。在所有的狀況下，劇烈之金屬塗粉衝擊（亦 即碳之形成）、凹痕以及材料之損耗在試驗後皆被観察到 。然而，當試驗樣本根據本發明而被預處理過時，在上述 金屬塗粉腐蝕試驗之後，在預處理之表面上並沒有任何腐 蝕跡象被觀察到。 以下之預處理被使用： 樣本表面被抛光並淸理。在大約1 厚之金層在與 保護之表面上以物理蒸氣鍍敷。最後，樣本在氦氣流中被 保持在9 0 0° C下3 0分鐘。 (請先Μ禎背面之注意事項典填荇本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210Χ 29"?公垃） 4 34 3 2 3 a7 Η 7 五、發明説明（彡） 具有上述組成之合金8 Ο Ο Η試驗樣本在以下狀況下 被試驗： 氣體壓力：3 4巴 氣體組成：39.4%之^12，37‘2%之(：0，1· 7%之C〇2， 2 1 * 7%之Η 2 0 氣體速度：最大1 0 m/s e C 樣本溫度：6 5 3 ° C 持續時間：1 0 0 h 在試驗之前使用以下之預處理： 樣本表面被拋光並淸理。在大約3 厚之錫層在其 表面上以電化學方式沉積。樣本在氦氣流中被保持在8 0 0° C下3 0分鐘。 在金屬塗粉腐蝕試驗之後，在預處理之表面上並沒有 任何腐蝕跡象被觀察到。 —I ·-1--· ί *ίι'•.^/—i I > If- It ίί— —In —i lOJ^1.1 ^p^ik ^^^1 ~—>—^1 ··' (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局员工消費合作社印掣 本紙張尺度適用中國國家標丰（CNS ) Λ4规格（UOXM7公及）

Claims (1)

1. 4 3fT2 本 S9. 9. 25 Α8 Β8 C8 D8 申請專利範圍 1 · 一種增強含有鐵、鎳以及鉻之高溫合金的保護以 使其抵抗由碳化或金屬塗粉所引起之高溫腐蝕的方法，其 包括： (a )從一種或多種高貴金屬或珍貴金屬、週期表中 第四族或第五族金屬以及其混合物中所選定金屬，在其欲 保護之表面上具有一介於0 · 0 1至1 0 //m之厚度之薄 層沉積；及 (b )將該經處理之表面在惰性氣體中並在8 0〇°C 及9 0 0°C間之溫度範圍下進行退火達3分鐘。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該第四族金 屬爲錫及/或給。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該第五族金 屬爲銻及/或鉍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智葱財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 3fT2 本 S9. 9. 25 Α8 Β8 C8 D8 申請專利範圍 1 · 一種增強含有鐵、鎳以及鉻之高溫合金的保護以 使其抵抗由碳化或金屬塗粉所引起之高溫腐蝕的方法，其 包括： (a )從一種或多種高貴金屬或珍貴金屬、週期表中 第四族或第五族金屬以及其混合物中所選定金屬，在其欲 保護之表面上具有一介於0 · 0 1至1 0 //m之厚度之薄 層沉積；及 (b )將該經處理之表面在惰性氣體中並在8 0〇°C 及9 0 0°C間之溫度範圍下進行退火達3分鐘。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該第四族金 屬爲錫及/或給。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該第五族金 屬爲銻及/或鉍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智葱財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐）