High temperature corrosion of low alloyed steel in air and salt mist atmospheres

• Autorzy: Dudziak T. , Jura K.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2016.07

Warianty tytułu

PL

Korozja wysokotemperaturowa niskostopowych stali wygrzewanych w powietrzu i atmosferze mgły solnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work has been to show the influence of air oxidation and salt mist corrosion on the behaviour of low alloyed steels 18K (K18), 16M (16Mo3), 15HM (13CrMo4-4) and finally 10CrMo9-10 (10H2M) employed in the Polish energy sector. The exposures have been carried out at 450°C, 500°C, and finally 550°C for 500 hours. The obtained results indicate that in both atmospheres, the exposed steels developed similar phases containing Fe₃O₄ (magnetite) and Fe₂O₃ (hematite). The scale thicknesses developed under both corrosion conditions have indicated similar values. On the other hand, the addition of 1% NaCl – 1% Na₂SO₄ to deionised water generates the development of layered structures on low-alloyed steels with different Fe₂O₃ and Fe₃O₄ ratio, the effect originates most probably from the presence of S and Cl within the oxide scale. The presence of layers with different phase ratio generates the formation of stresses originating from different coefficients of thermal expansion (CTE) between the phases (Fe₂O₃, Fe₃O₄) and between the layers themselves.

PL

W artykule opisano zagadnienia związane z korozją wysokotemperaturową stali niskostopowych 18K (K18), 16M (16Mo3), 15HM (13CrMo4-4) oraz 10CrMo9-10 (10H2M), które są często stosowane w polskim sektorze energetycznym. Testy wysokotemperaturowe zostały wykonane w temperaturach 450°C, 500°C i 550°C przez okres 500 godzin. Otrzymane wyniki pokazują, iż w dwóch różnych atmosferach korozyjnych, stale niskostopowe wytworzyły takie same fazy, głównie Fe₂O₃ (hematyt) oraz Fe₃O₄ (magnetyt) z tą różnicą, iż w atmosferze mgły solnej zawierającej 1% NaCl – 1% Na₂SO₄ zgorzelina tlenkowa miała charakter warstwowy. Charakter ten prawdopodobnie zawdzięczany jest obecności S i Cl wewnątrz zgorzeliny tlenkowej, co więcej warstwy różnią się zwartością Fe₂O₃ oraz Fe₃O₄, co powoduje powstawanie naprężeń, tendencje do odpadania z powodu różnych wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej między fazami Fe₂O₃ oraz Fe₃O₄, a także między warstwami.

Słowa kluczowe

EN

air oxidation; salt mist corrosion; high temperature

PL

utlenianie w powietrzu; mgła solna; temperatura wysoka

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 56, no. 2
• Strony: 77--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dudziak T.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Jura K.

• EDF Polska, R&D Centre, ul. Ciepłownicza 1, 31-587 Kraków

Bibliografia

• 1. Deodeshmukh V. P. 2013. “Long-Term Performance of High-Temperature Foil Alloys in Water Vapor Containing Environment. Part I: Oxidation Behavior”. Oxidation of Metals 79 (5−6) : 567−578, DOI 10.1007/s11085-012-9343-1.
• 2. Traynor I., D. Gow. 2007. “EU promises 20% reduction in carbon emissions by 2020”. The Guardian Newspaper, Wednesday 21 February 2007.
• 3. Henry J., G. Zhou, T. Ward. 2007. “Lessons from the past: materials-related issues in an ultra-supercritical boiler at Eddystone plant”. Materials at High Temperatures 24 (4) : 249−258.
• 4. Kern T. U., K. Weighthardt, H. Kirchner. 2004. Material and design solutions for advanced steam power plants. In Proceedings of the Fourth International Conference on Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants. Hilton Head Island, USA.
• 5. Wright I. G., R. B. Dooley. 2010. “A review of the oxidation behaviour of structural alloys in steam”. International Materials Reviews 55 (3) : 129−167.
• 6. Wright I. G., B. A. Pint. 2002. An assessment of the hightemperature oxidation behaviour of Fe-Cr steels in water vapour and steam. USA NACE Corrosion, Denver, CO, 8−11 April 2002, paper no. 02377.
• 7. Lépingle V., G. Louis, D. Petelot, B. Lefebvre, J. Vaillant. 2001. “High Temperature Corrosion Behaviour of some Boiler Steels in Pure Water Vapour”. Materials Science Forum 369−372 : 239−246.
• 8. Sánchez L., M. P. Hierro, F. J. Pérez. 2009. “Effect of chromium content on the oxidation behaviour of ferritic steels for applications in steam atmospheres at high temperatures”. Oxidation of Metals 71 (3−4) : 173−186.
• 9. Saunders S. R. J., L. N. McCartney. 2006. “Current Understanding of Steam Oxidation – Power Plant and Laboratory Experience”. Materials Science Forum 522−523 : 119−128.
• 10. Fry A., S. Osgerby, M. Wright. 2002. Oxidation of Alloys in Steam Environments – A Review. UK: National Physical Laboratory.
• 11. Stott F., I. Wright, T. Hodgkiess, G. Wood. 1977. “Factors affecting the high-temperature oxidation behavior of some dilute nickel- and cobalt-base alloys”. Oxidation of Metals 11 (3): 141−150.
• 12. Fujii C. T., R. A. Meussner. 1964. “The mechanisms of the high-temperature oxidation of iron-chromium alloys in water vapour”. Journal of the Electrochemical Society 111 (11) : 1215−1221.
• 13. Fujii C. T., R. A. Meussner. 1963. “Oxide structures produced on iron-chromium alloys by a dissociative mechanism”. Journal of the Electrochemical Society 110 (12) : 1195−1204.
• 14. Fasiska E. J. 1972. “Some defect structures of iron sulfide”. Physica Status Solidi A 10 (1) : 169−173.
• 15. Jansson S., W. Hübner, G. Östberg, M. de Pourbaix. 1969. “Oxidation resistance of some stainless steels and nickel-based alloys in high-temperature water and steam”. British Corrosion Journal 4 (1) : 21−31.
• 16. Dudziak T., K. Jura, J. Rutkowska. 2016. “Chlorine corrosion degradation of low alloyed ferritic steels in temperature range 450−550°C”. Oxidation of Metals 85 : 647−664, DOI 10.1007/s11085-016-9617-0.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.