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| 1 | 超临界二氧化碳动力系统耐热材料高温腐蚀研究进展显示文摘主要介绍了超临界二氧化碳环境下耐热材料的抗腐蚀性能,重点阐述了超临界二氧化碳温度、压力、杂质气体H2O和含硫气体对耐热材料腐蚀行为及抗腐蚀性能的影响规律;同时论述了超临界二氧化碳关键高温部件材料选型及其腐蚀机理研究。最后介绍了耐热材料在超临界二氧化碳中的腐蚀机理及未来的研究方向。 | 梁志远 桂雍 赵钦新 | 2020 | 装备环境工程2020，17，7： | 12 |
| 2 | 超临界二氧化碳环境下耐热钢T91腐蚀行为机理研究显示文摘超临界二氧化碳循环发电系统具有效率高、设备体积小和用水量小等优点,其应用前景广阔,该系统高温部件结构材料的抗腐蚀性能是确保系统长周期安全高效运行的决定因素之一。本文在超临界二氧化碳环境下开展高温部件典型材料耐热钢T91的腐蚀机理试验,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和辉光放电光谱仪分析耐热钢T91表面腐蚀产物类型、成分及其分布。结果发现:在试验条件下超临界二氧化碳环境中,耐热钢T91腐蚀动力学规律符合抛物线型腐蚀规律,说明腐蚀过程受离子扩散控制;耐热钢T91腐蚀的主要类型为全面腐蚀,并且腐蚀产物表面出现C富集现象;耐热钢T91表面的腐蚀产物从气固界面到基体依次为Fe3O4、(Fe,Cr)3O4与碳化物和弥散于基体的碳化物;超临界二氧化碳环境中腐蚀产物(Fe,Cr)3O4层与耐热钢T91基体出现渗碳现象,说明腐蚀过程中发生氧化和碳化反应,研究结果丰富了超临界二氧化碳腐蚀中C元素的演变规律。 | 梁志远 桂雍 王云刚 赵钦新 | 2020 | 热力发电2020，49，10： | 9 |
| 3 | 高温CO2环境下耐热合金HR6W和740H的腐蚀行为显示文摘为了研究高温CO2环境下耐热合金HR6W和740H的腐蚀行为,开展了800、900、1000℃ CO2环境下的耐热合金腐蚀实验,并进行了腐蚀产物的微观表征。利用分析天平获取耐热合金腐蚀前后的质量变化,并计算其激活能;应用激光拉曼光谱仪和X射线衍射仪对合金表面腐蚀产物进行表征分析;利用扫描电子显微镜等设备观察样品的微观形貌,并分析腐蚀产物成分与分布。实验结果表明:两种耐热合金在高温CO2环境下的腐蚀动力曲线符合抛物线规律,HR6W和740H的激活能分别为-256.59、-293.35kJ/mol;HR6W表面氧化产物为致密均匀的Cr2O3氧化层和MnCr2O4氧化层;740H存在内氧化现象,外层氧化产物为TiO2氧化层和Cr2O3氧化层,内层氧化产物为非均匀的Al2O3及TiO2氧化物;两种合金均无明显碳化现象;对比腐蚀增质和氧化层厚度发现,HR6W的耐腐蚀性能优于740H的,这是由于740H中Ti元素的外扩散破坏了Cr2O3和Ti、Al元素的内氧化行为而造成的。 | 李玉峰 梁志远 邓世丰 桂雍 邵怀爽 赵钦新 | 2020 | 西安交通大学学报2020，54，5： | 9 |
| 4 | 低合金耐热钢T23在高温超临界CO_(2)环境中的腐蚀特性研究显示文摘通过低合金耐热钢T23在650℃/25 MPa的高温超临界二氧化碳(s-CO_(2))下的1000 h氧化实验获得了T23钢的氧化动力学特性,并借助SEM、XRD及EDS对氧化膜的形貌、物相和成分进行了分析。结果表明:T23钢在650℃/25 MPa的高温s-CO_(2)中的氧化动力学符合立方规律,时间指数0.30。氧化膜具有典型的双层结构,外层氧化膜为Fe_(3)O_(4)且氧化膜疏松多孔,内层氧化膜较为致密含有大量尖晶石结构的Fe_(3-x)CrxO_(4)。T23材料在高温超临界CO_(2)环境中形成的氧化膜较容易发生剥落,剥落腐蚀现象明显。 | 李瑞涛 肖博 刘晓 朱忠亮 程义 李俊菀 曹杰玉 丁海民 张乃强 | 2021 | 中国腐蚀与防护学报2021，41，3： | 7 |
| 5 | S-CO_(2)布雷顿循环系统中合金腐蚀行为研究进展显示文摘超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环系统因其效率较高、布局简单、部件紧凑,并可应用到火力发电、核能发电、太阳能发电等领域,被人们认为是具有广阔应用前景的循环系统。由于系统内热端设备长期处于高温高压的S-CO_(2)环境中,设备的抗高温腐蚀性能是目前的研究重点之一。综述了近年来系统中高温部件候选材料(奥氏体钢、马氏体钢和镍基高温合金)的腐蚀行为研究现状,从氧化行为和渗碳行为两方面,分析合金内部组织状态、金属元素含量以及外部环境(温度、压力、杂质等)对腐蚀行为的影响和相关机理,并指出目前针对候选材料腐蚀行为研究存在的不足之处和未来的发展方向。 | 毛世杰 杨英英 武卫东 杨其国 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，8： | 6 |
| 6 | 超临界CO_(2)动力循环高温材料腐蚀研究进展显示文摘超临界CO_(2)动力循环具有效率高、结构紧凑、噪声小等优点,可应用于舰船动力、核电、光热发电等领域。该循环的长时运行依赖于工质与材料的相容性与化学稳定性。超临界CO_(2)中典型耐热钢及合金的腐蚀特性方面已形成部分理论共识:铁素体耐热钢的抗腐蚀性能劣于奥氏体耐热钢及合金;超临界CO_(2)中C的扩散反应形成复杂碳化物,在一定程度上降低了耐热钢及合金的高温强度;超临界CO_(2)中的微量杂质H_(2)O会加速耐热钢及合金的腐蚀;表面预氧化、渗铝和涂层等处理可提高耐热钢及合金的抗腐蚀性能。应力作用机制、蠕变疲劳交互作用、渗碳无损检测、定量诊断和腐蚀寿命预测将成为未来超临界CO_(2)动力循环高温材料腐蚀深入研究的重点方向。 | 梁志远 桂雍 赵钦新 | 2021 | 动力工程学报2021，41，11： | 6 |
| 7 | 超临界二氧化碳环境中耐热材料的腐蚀行为研究显示文摘选取5种典型耐热材料T91、VM12、Super 304H、Inconel 617和Sanicro 25为实验材料,在600℃、15 MPa条件下进行超临界二氧化碳腐蚀实验。通过分析天平获得耐热材料增重量变化;利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱仪对耐热材料表面腐蚀产物进行物相和成分表征;利用电子显微镜进行表面和断面形貌观测,最后分析耐热材料的腐蚀行为。结果表明:T91和VM12符合抛物线型腐蚀动力学规律,Super 304H、Inconel 617和Sanicro 25则增重量不明显,没有明显规律;增重量与耐热材料的Cr质量分数呈反比关系;在高温超临界二氧化碳环境中耐热材料发生了氧化和碳化反应;T91和VM12没有贫Cr现象,而Super 304H、Sanicro 25和Inconel 617则具有明显的贫Cr区域,且贫Cr区域厚度由小到大依次为:Inconel 617 | 桂雍 梁志远 郭亭山 王梦瑶 赵钦新 王硕 | 2021 | 动力工程学报2021，41，7： | 5 |
| 8 | 超临界二氧化碳核能动力转换系统关键材料腐蚀行为研究显示文摘本文研究了4种超临界二氧化碳核能动力转换系统关键高温部件候选材料在650℃、20 MPa超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为,利用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱仪分析了氧化膜微观形貌、组织结构和成分分布。结果表明:奥氏体不锈钢310S及316NG、铁镍基合金Incoloy-800H、镍基合金Inconel-625三类材料在650℃、20 MPa的超临界二氧化碳环境中均表现出良好的耐腐蚀性能,腐蚀动力学遵循抛物线规律;Cr、Ni含量的增加可提高材料耐腐蚀性能,310S、Incoloy-800H和Inconel-625耐腐蚀性能优于316NG;310S和316NG在超临界二氧化碳环境中存在渗碳行为,材料渗碳现象可能会加速材料的腐蚀并影响其力学性能。本研究评价了不同候选材料与超临界二氧化碳的相容性,为超临界二氧化碳核能动力转换系统关键部件材料性能的评估及应用提供了关键性实验数据支撑。 | 刘蔚伟 杨鸿 姜峨 黄彦平 张根 龚宾 赵永福 马韦刚 | 2021 | 原子能科学技术2021，55，S02： | 5 |
| 9 | 超临界CO_(2)环境下Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢的腐蚀行为研究显示文摘研究了Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢在600℃/700℃、15 MPa超临界CO_(2)环境中的高温腐蚀行为。采用拉曼光谱仪、辉光放电光谱仪、扫描电镜和能谱分析仪对腐蚀产物的成分、含量和元素分布进行表征。实验结果表明:Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢在600℃/700℃下的腐蚀动力学符合类抛物线规律,腐蚀增重的变化量随温度的升高而增大;通过观察表征结果和热力学计算得出腐蚀产物成分主要为Cr_(2)O_(3),从气体侧到基体侧依次为最外侧的是Mn的氧化物、内部的Cr_(2)O_(3)和Mn-Cr氧化物、氧化层/基体界面处的SiO_(2)层,以及基体内的碳化物和内氧化物;C主要沉积于腐蚀产物表面,贫Cr区的宽度和深度随时间的增大而增大。同时根据O元素和C元素的质量比及热力学计算结果,提出C极有可能以离子状态发生内扩散。 | 郭亭山 梁志远 桂雍 赵钦新 | 2021 | 核动力工程2021，42，6： | 4 |
| 10 | 高等级合金CO_(2)环境下的腐蚀行为研究显示文摘以 Sanicro 25 奥氏体不锈钢和 HR230、740H 镍基合金为研究对象,在高温 CO_(2)环境下分别进行了 800、900 和 1000 ℃的腐蚀实验。利用分析天平获得材料反应前后的质量变化,利用 SEM/EDS 对合金反应后的形貌及腐蚀产物进行观察分析,利用XRD表征合金表面的腐蚀产物。结果表明:3种材料在高温CO_(2)环境下的腐蚀动力学曲线均符合抛物线规律,反应速率均随着温度的升高呈现量级的增加,表面腐蚀产物尺寸随着温度的升高不断增大。3种材料表面生成的腐蚀产物主要为富Cr氧化物。3种材料表面腐蚀产物结构存在差异,Sanicro 25 不锈钢上的呈多层,而 HR230 和 740H 合金上的为单层;HR230 和 740H 合金均存在内氧化现象,且740H 合金中高含量的 Al 和 Ti 使其内氧化程度更加严重,抗 CO_(2)腐蚀性能降低。因此,在高温CO_(2)环境下镍基合金HR230具有较为优越的抗腐蚀性能。 | 梁志远 徐一鸣 王硕 李玉峰 赵钦新 | 2022 | 中国腐蚀与防护学报2022，42，4： | 3 |
| 11 | T91和HR3C钢在600℃/25 MPa超临界二氧化碳中的腐蚀行为显示文摘为了研究耐热钢在超临界二氧化碳布雷顿循环系统中的适用性,选择目前电厂常用的两种金属材料(马氏体钢T91和奥氏体不锈钢HR3C),在600℃/25 MPa的超临界二氧化碳环境中开展腐蚀试验。通过腐蚀质量增加研究了2种材料的腐蚀动力学规律;利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)测量腐蚀产物层的厚度,分析腐蚀产物的形貌和元素分布;利用X射线衍射仪(XRD)对试样表面腐蚀产物进行物相分析。结果表明:在超临界二氧化碳中,马氏体钢T91和奥氏体不锈钢HR3C的腐蚀质量增加随时间呈近似抛物线的变化规律,其中HR3C钢的耐腐蚀性能明显优于T91钢;T91钢的腐蚀产物层由外层Fe_(3)O_(4)、内层FeCr_(2)O_(4)和腐蚀产物/金属基体界面处的过渡区(金属基体和FeCr_(2)O_(4)的混合区)所组成;HR3C钢的表面腐蚀产物主要为具有保护性的Cr_(2)O_(3)氧化层。 | 倪一帆 杨昌顺 赵双群 | 2022 | 腐蚀与防护2022，43，1： | 3 |
| 12 | 超临界CO_(2)循环性能评价指标体系研究展望显示文摘超临界二氧化碳循环发电技术因其高效率、结构紧凑、低成本等优势受到越来越多的关注。然而其正处于产业发展初期,亟需建立完整的性能指标评价体系。本文从CO_(2)工质品质、材料、关键设备性能、循环系统等方面梳理了超临界循环CO_(2)的国内外研究进展,重点分析了性能评价体系需要考虑的性能指标,并进一步总结了现有研究的不足之处。研究结果为后续超临界二氧化碳循环发电系统性能评价指标建立提供了参考。 | 刘海波 谢敏 张春伟 戴博林 董鹤鸣 高建民 马闯 付梦雨 杜谦 | 2023 | 节能技术2023，41，1： | 2 |
| 13 | 高温CO_(2)环境下表面划痕对耐热钢T92、TP347H和TP347HFG腐蚀行为的影响显示文摘针对热能动力设备结构材料在高温CO_(2)环境下的潜在腐蚀问题,采用间隔取样对比法研究了表面存在划痕的耐热钢T92、TP347H和TP347HFG在600℃CO_(2)环境中的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪对腐蚀产物的成分、分布及含量进行表征。实验结果表明:3种实验材料的腐蚀动力学曲线均遵循抛物线型规律;材料表面划痕加剧了耐热钢T92的内氧化,导致TP347H和TP347HFG表面划痕内部出现剥落现象。根据腐蚀热力学计算,给出了TP347H在600℃CO_(2)环境中的Cr-C-O相图,明确了碳化物的分布。对比TP347H和TP347HFG发现晶粒细化加剧了渗碳行为,恶化了贫Cr区,破坏了富Cr氧化膜,从而降低了TP347HFG的抗腐蚀性能。 | 郭亭山 梁志远 王鹏 赵钦新 | 2021 | 西安交通大学学报2021，55，9： | 1 |
| 14 | 超临界二氧化碳工质品质规范研究及展望显示文摘超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环发电技术是最具应用前景的先进动力循环之一,是助力我国实现'碳达峰、碳中和'目标、构建清洁低碳、高效灵活的能源体系的重要攻关技术。工质品质是贯穿发电机组设计分析、运行调整等环节的关键问题,深刻影响发电机组的运行安全与经济效益。由于S-CO_(2)循环发电技术采取了全新工质,工质品质规范亟需重新建立。本文分析了S-CO_(2)工质品质规范化所需考虑的问题,包括杂质种类、对工质物性、循环效率、材料性能及安全性的影响等,总结了可供参考的工业规范及研究成果。结果表明:杂质种类应结合CO_(2)的不同来源确定;工业上相关领域具有较充分的成熟经验可供参考;现有研究成果尚不足以成为工质品质规范化的依据,主要问题包括涉及的杂质种类有限、多数研究涉及的工作条件较局限(温度、压力、金属选材等)、混合杂质的研究较少、部分杂质缺乏含量的针对性研究、部分杂质的影响仍存在争议等。针对以上问题,对后续工作提出了建议,以期为S-CO_(2)工质品质规范化提供参考,促进S-CO_(2)循环发电技术的规范健康发展。 | 姜超 董鹤鸣 谢敏 白文刚 苏宏亮 王硕 王婷 杜谦 高建民 | 2022 | 热力发电2022，51，1： | 1 |
| 15 | 超临界二氧化碳管道腐蚀特性研究显示文摘超临界CO_(2)在输送过程中会腐蚀管道内壁,研究其腐蚀特性可指导管道完整性管理。针对X70钢材管道,建立了超临界CO_(2)管道腐蚀模型,分析了不同工况下超临界CO_(2)对管道的腐蚀行为。结果表明,超临界态CO_(2)对X70钢的腐蚀程度高于气态CO_(2)。随着温度的升高,腐蚀速率先快速升高,达到80℃后腐蚀速率反而下降,建议输送温度低于40℃。随着流速的升高,腐蚀速率升高缓慢,达到2.5m·s^(-1)后腐蚀速率快速升高,达到4m·s^(-1)后腐蚀速率升高再次变缓,建议输送速度低于2.5m·s^(-1)。 | 刘丽双 | 2023 | 化学工程师2023，37，5： | 1 |
| 16 | 火电机组耐热钢失效机理的研究现状显示文摘有效提高火电机组燃料燃烧的利用率是现代社会缓解能源危机和缓解压力的主要手段,适当提高机组的蒸汽参数可以增加热循环效率,使能源利用率得到提高,但对机组零部件的性能要求也更严格。耐热钢因具有优良的高温氧化性、热强性以及廉价的成本而广泛应用于火电锅炉的零部件。本文介绍了25Cr2MoVA、T91和Super 304H三种耐热钢在不同热处理强化后的显微组织,分析了不同温度下耐热钢的高温力学性能,综述了耐热钢服役期间的失效机理。此外重点阐述了耐热钢表面氧化膜的研究现状,并对利用氧化膜厚度预测金属零部件剩余使用寿命的应用前景进行了展望。 | 杨浩 司宇 曹鹏军 栗克建 | 2021 | 金属热处理2021，46，5： | 1 |
| 17 | 过/再热器管道高温蒸汽氧化相图计算显示文摘为了研究过/再热器管道内壁普遍存在与高温蒸汽反应导致的氧化现象,利用Thermo-Calc相图计算软件对几种钢质管材在不同环境下的氧化产物进行了理论分析。结果表明,对高温蒸汽环境的调控应该与管材材质相关联考虑;耐热钢材质的变化不改变氧化层的宏观结构,但可以改变氧化物组成;从T23、P91到TP347,氧化层中FeCr2O4致密氧化物质量分数增加,其抗氧化性能递增。德国新近研发的HiperFer17Cr5耐热钢,可以在较宽的氧分压范围内形成以FeCr2O4为主的致密氧化层,且通过添加钨、铌兼具更好的高温强度,具有较好的应用前景。 | 李宸庆 侯雅青 杨丽 闫爱军 潘涛 | 2020 | 钢铁2020，55，10： | 1 |
| 18 | 超临界二氧化碳工质管屏流量分配特性分析显示文摘应用部件压力法,并结合美国国家标准与技术研究院(NIST)物性数据库分析了包括管屏几何结构、热力学参数以及动力学参数在内的多个关键因素对超临界二氧化碳流量分配特性的影响。结果表明:在相同条件下,管屏内水蒸气工质的阻力高于二氧化碳工质,而二氧化碳工质的流量偏差小于水蒸气工质条件;质量流速500 kg/(m^(2)·s)是管屏内流量分配出现正、负流量特性转换的阈值。质量流速低于该值呈正流量特性,高于该值呈负流量特性;随着管屏入口压力和入口温度的增加,管屏内工质流量偏差更趋向于平缓;随着热偏差系数和加热功率的增加,管屏内工质流量分配的负流量特性增强。 | 闫凯 张建文 乌晓江 | 2022 | 锅炉技术2022，53，2： | 1 |
| 19 | 耐热钢热扭转变形行为研究显示文摘以EA4T奥氏体耐热钢为试验对象,分析其热扭转变形行为,用NWS500微机控制热扭转机,在温度为800~1200℃,应变率为0.01、0.1、1、10 s^-1时,进行热扭转变形。结果表明:应变一定时,应力-应变曲线出现峰值,且随应变率降低、温度升高而降低;应变率与应变一定时,提高温度,扭转热变形抗力下降,温度为1100~1200℃时,变形抗力小于250 MPa,此时奥氏体耐热钢加工性能最优。 | 孟令威 孟令玺 | 2020 | 兵器材料科学与工程2020，43，6： | 0 |
| 20 | 超临界CO_(2)腐蚀对耐热材料力学性能影响研究进展显示文摘超临界二氧化碳循环系统为清洁能源发展提供了新途径,但高温与含碳环境对耐热材料力学性能和抗腐蚀性能等提出了新的挑战。温度过高时,结构材料在抗氧化性和结构完整性等方面性能要更优异,超临界CO_(2)环境下腐蚀与渗碳综合作用会使耐热钢形成碳化物,造成其抗氧化性和力学性能降低。因此,建立安全稳定超临界CO_(2)循环发电系统的前提是明确在超临界CO_(2)环境中候选材料的最高长时使用温度,以及确定腐蚀与渗碳的综合作用对候选材料的蠕变性能与抗渗碳能力的影响。该文总结国内外关于超临界二氧化碳腐蚀对耐热钢、镍基合金等耐热材料力学性能影响的研究现状,分析合金成分、温度、压力、杂质等因素对耐热材料力学性能的影响规律,讨论渗碳对于裂纹生长以及裂纹扩展等的影响机理,并提出目前实验以及分析的不足之处及未来的发展方向。 | 王梦瑶 梁志远 桂雍 郭亭山 邵怀爽 赵钦新 | 2023 | 中国电机工程学报2023，43，17： | 0 |
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