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不同Cr含量在相同温度下对不锈钢表面氧化的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-17  浏览次数:36 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网继昨日获悉:目前薄壁管道无论在生产成本、连接安全性、减少资源浪费上都有着明显的优势,成为了国家的主导推广用

  中华不锈钢网继昨日获悉:目前薄壁管道无论在生产成本、连接安全性、减少资源浪费上都有着明显的优势,成为了国家的主导推广用管,常见的连接类型有卡压式、环压式、翻边式、粘结式、自带螺纹式、承插式、凹环式、卡箍式、插销式、焊接式、卡凸等连接方式,但在实际施工过程中都不同程度地表现出以下缺点:现场施工困难、日常改动维护局限性大、对施工人员技术要求高、迅速装配连接困难、连接缝隙容易产生的液体残留、受使用环境影响安装质量、当管内流体压力不稳定或者压力增高时管道中存在很大的轴向分离力,极容易使连接脱离造成流体泄漏等技术瓶颈。“扩张轴芯紧锁式”连接结构专利其特征在于管体端部径向外翻形成一圈扩口喇叭状,管道连接螺母与管道连接接头内孔设有与管体扩口喇叭相吻合的斜面,并通过此斜面与管体扩口喇叭平衡吻合后,再配合加上密封挡圈的活动连接顶芯形成三点轴向自锁紧密扣接,通过这样的设计增加了管道与管件轴向分离的强度,减少了因连接衍生出的管道内缝隙产生的液体残留的问题。连接一改以往硬连接容易受外力影响渗漏、粘贴连接不牢靠、卡压连接容易翻松、翻边连接接触面小、凸环内部残留空隙大等缺陷,其连接从管道连接到管道安装,进行了整套的全方位技术创新。不锈钢的氧化性能受到很大的影响,其氧化层有结构性的变化。
  
  一、氧化膜;
  
  不锈钢在室温情况下,表面只生成Fe3O4,Fe2O3相二层结构,当温度>570度时,生成FeO层,所以高温环境,表面氧化膜为三层结构。从高温冷却回的过程:FeO要分解,氧化皮层中有相变。
  
  膜内部电子环境考虑:
  
  阳离子空位:P型半导体如FeO,Fe3O4膜
  
  阴离子空位:N型半导体如Fe2O3膜
  
  过程解释:氧化过程的主要是氧离子和铁离子(合金元素形成的离子)在氧化层中的扩散,同时也是电子传导过程。这个氧化腐蚀的过程,本质上也是一个电化学腐蚀过程。这也是不锈钢和耐热钢在理论上的共同基础。
  
  实际工件表面的氧化层,还有以下性质:
  
  ①通过对氧化物体积和被氧化物体积的比较,判断氧化膜是否覆盖工件表面;
  
  例:V(FeO):V(Fe)=1.77;V(Fe3O4):V(Fe)=2.09
  
  V(Fe2O3):V(Fe)=2.14
  
  判定:大于1说明可以覆盖表面,考虑体积,比值,层与层的应力,可以推断出容易起皮。
  
  ②生成的氧化物结晶结构和致密性;
  
  ③和基体金属的结合。
  
  二、氧化速度;
  
  中华不锈钢网继昨日获悉:氧化速度主要取决于化学反应的速度和扩散的速度,温度的升高,化学反应的速度和扩散速度将增加,随着时间的延长和膜的的增厚或膜的致密性的提高而减慢,因此氧化速度可有下列三种情况:
  
  1)氧化膜不完整、不连续时,像氧化物比体积小的镁、钾、钙等,他们的氧化膜增厚和时间的关系是样:y=Kt+A;
  
  2)氧化膜是覆盖在金属表面的,膜层中可以进行离子扩散。像铁、锰、钴、镍、铜等的氧化膜。膜层增厚的关系:y*y=kt+A;
  
  3)膜不仅覆盖金属表面,而且膜层中离子扩散困难。像铬、铝、硅等的氧化膜。膜层增厚为:y=lnKt(STS表面膜的状态的解释)
  
  三、提高钢氧化性能的途径。
  
  ①.加入合金元素降低氧化膜中的扩散;
  
  ②加入合金元素,提高氧化膜的稳定性;
  
  ③.加入合金元素,形成致密,稳定的合金氧化膜。
  
  高温下工作的钢件(包含STS),由于氧化有自发的趋势,氧化是一定要发生的。但是如前所述,氧化的速度,继续氧化问题是可以改变和控制的,通过加入合金元素,改变氧化膜层的传导性,降低氧化膜中的扩散,提高氧化膜的稳定性;形成致密稳定的合金元素氧化膜,提高膜的保护性,从而提高钢(STS钢)的抗氧化性。(空气中的考虑)
  
  四、在高温下不同环境下的腐蚀考虑(STS)
  
  ①加入合金元素后,基体金属(A)、合金元素(B)在氧化时可能出现三种情况:1.形成A氧化物中有B离子2.形成的B的氧化物中含有A离子;A,B各自形成氧化物。
  
  在P型半导体(金属离子空位)加入低价合金元素离子;如NiO的氧化膜中溶进一些一价Li离子,所以Ni++通过空位的传导性减弱。
  
  在N型半导体(阴离子空位)加入较高价的合金元素离子;
  
  这样会导致阴离子空位的降低,使氧离子传导削弱,钢的抗氧化性也将提高。
  
  ②加入合金元素,提高氧化膜的稳定性
  
  合金元素氧化物按点阵结构、离子半径、电负性的条件的不同,稳定性不同。Cr、Al、Si的氧化物点阵结构接近Fe3O4,它们的离子半径比铁小,易稳定密度大的Fe3O4,缩小FeO形成温度。Mn、Cu的离子半径大于铁,易溶于疏松的FeO,他们是FeO的稳定剂,扩大FeO的相区,降低FeO形成温度。
  
  合金元素对FeO共析温度的影响
  
  STS上的解释:在Cr、Ti、Al含量高时,FeO相区会消失。
  
  ③加入合金元素,形成致密,稳定的合金氧化膜
  
  当钢中加入合金元素Cr、Ti、Al、Si时,则在氧化的过程中,由于铁离子的消耗,而铬、铝、硅等氧化物的稳定,会使氧化物的底层逐渐富集为稳定的氧化物的膜层,形成以Cr2O3,Al2O3、SiO2为主的氧化膜,这类氧化膜形成时,铁,氧通过膜的扩散严重受阻,氧化性显著提高。中华不锈钢网继昨日获悉
  
  条件:高温>570度
  
  从左到右:
  
  A.纯铁
  
  B.12.23%Cr
  
  C.25%Cr
  
  

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