W pracy przedstawiono wyniki badań radioizotopowych z wykorzystaniem SO2 znaczonego promieniotwórczym izotopem siarki 35S. Celem eksperymentów radioznacznikowych było uzyskanie informacji o transporcie siarki przez zgorzelinę narastającą na stali Crofer 22APU w czasie wysokotemperaturowego utleniania w atmosferach zawierających SO2.
EN
This work presents the results of the radioisotopes analysis of the sulphur transport in the scale formed on Crofer 22APU during high temperature oxidation in SO2. In the investigation the 35S radioisotope was used as a marker in SO2.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych zgorzelin otrzymanych w trakcie utleniania stali, Crofer 22APU w atmosferze powietrza oraz w mieszaninie SO2/powietrze w temperaturze 800oC. W powietrzu jak i w mieszaniach SO2/powietrze tworzy się dwuwarstwowa zgorzelina: zewnętrzna warstwa jest mieszaniną spinelu MnCr2O4 i Cr2O (bez wyraźnej granicy rozdziału pomiędzy spinelem i tlenkiem chromu) o kolumnowej budowie ziaren a wewnętrzna warstwa zgorzeliny jest zbudowana z drobno ziarnistego Cr2O3. Stwierdzono, że przy granicy faz metal/zgorzelina ilość tlenku chromu jest większa. Badania składu chemicznego zgorzelin wykazały brak siarki wewnątrz zgorzeliny natomiast jej obecność stwierdzono, w ilościach śladowych, na zewnętrznej powierzchni zgorzeliny.
EN
The results of structural investigation of scales obtained during oxidation of Crofer 22APU steel in air atmosphere and SO2/air mixtures at a temperature of 800oC are presented. Double scale is formed. Outer layer of scale is usually columnar-crystalline mixture of spinel (MnCr2O4) and Cr2O3 oxide. While inner layer one is composed of Cr2O3. It was found that at the metal/scale phase boundary the amount of chromium oxide is higher. Sulphur was not identified in the inner scale layer but only small amount was detected on the outer surface of the scale.
The paper presents an application of multitracer method to diffusion measurement in Cr-Mn steels. Radioisotope tracers of chromium 51Cr, manganese 54Mn and iron 59Fe were used simultaneously in the diffusion process. Measurements of gamma-ray spectra and the proper analysis enabled evaluation of concentration distribution for each tracer. As a new tool, artificial neural networks (ANN) method was used for analysis of spectra. The proper solution of the diffusion model was applied to the experimental tracers' distribution data and diffusion coefficients were determined.
Celem niniejszej pracy była próba wyjaśnienia mechanizmu korozji przemysłowych stali chromowo-manganowych w atmosferach tlenowo--siarkowych. Do badań wytypowano trzy rodzaje stali, austenityczne Cr17Mn17 i Cr13Mn18SiCa oraz stal austenityczno-ferrytyczną Cr15Mn19. Opis mechanizmu korozji oparto na wynikach badań składu i budowy morfologicznej zgorzelin (SEM-EDX, XRD, SIMS, mikroskopia optyczna), kinetyki procesu (metoda grawimetryczna) oraz transportu siarki przez zgorzelinę (metoda radioizotopowa). Stwierdzono, że wewnętrzna, drobnoziarnista warstwa zawiera siarczki Mn i Cr, warstwa pośrednia zbudowana jest głównie ze spinelu MnCr2O4 natomiast dominującym składnikiem warstwy zewnętrznej jest MnO. Badania kinetyki utleniania stali wykazały, że po początkowym okresie inkubacji lub przebiegu liniowego następuje etap opisywany prawem parabolicznym. W trakcie utleniania dochodzi do zubożenia przypowierzchniowej warstwy rdzenia w austenitotwórczy mangan, co w konsekwencji prowadzi do przemiany fazowej austenitu w ferryt, w którym dyfuzja manganu zachodzi wolniej. W związku z tym faktem oraz zważywszy, że najwolniejszym procesem cząstkowym jest dyfuzja reagujących metali w stali, obserwowano spowolnienie ostatniego etapu utleniania.
EN
The presented corrosion mechanism was based on the results of studies of composition and morphological structure of scales - Fig. 4, 5 (SEM-EDX, XRD, SIMS, optical microscope), kinetics of the process - Fig. 1 (gravimetric method) and radiotracer studies of sulphur transport through the scale - Fig. 2, 3. Three types of steels were taken into consideration, austenitic steels: Cr13Mn18SiCa and Cr17Mn17 as well as austenitic-ferritic steel: Cr15Mn19. It was found that the thin inner, fine grained layer consists sulphides of Mn and Cr, the intermediate layer is built mainly of MnCr2O4 spinel whereas MnO is the main component of the outer layer. On the base of the kinetics studies it was pointed, that linear stage of the process is followed by the parabolic stage - Fig. 6. Internal oxidation as well depletion of Mn in metallic core, close to the metal/scale interface was observed. It caused the phase transformation from austenitic to ferritic structure. As the slowest partial process is a diffusion of metals in the steel, it explain a decrease of the corrosion rate during the last stage of the process.
The influence of chromium on self-diffusion of cations in metal-deficit man-ganous sulphide, Mn1_yS, has been studied as a function of temperature and sulphur activity, using radio-tracer technique. It has been found that the rate of Mn self-diffusion in chromium doped Mn1_yS is higher than that in pure manganous sulphide and does not depend on equilibrium sulphur pressure. In addition, the activation energy of self-diffusion in Mn1_yS-Cr2S3 solid solution is lower than that in pure Mn1_yS. Both these results are in agreement with theoretical predictions based on simple defect model in Mn1_yS, assuming that the predominant defects in this sulphide are non-interacting, doubly ionized cation vacancies and electron holes.
W pracy przedyskutowano termodynamiczne i kinetyczne uwarunkowania tworzenia się zgorzelin tlenkowo-siarczkowych na żelazie i chromie w atmosferze SO2. Proces korozji żelaza i chromu jest bardzo złożony i można go wyjaśnić tylko w oparciu o przesłanki kinetyczne jak i termodynamiczne. Transport reagentów przez rosnącą zgorzelinę jest czynnikiem decydującym o przebiegu procesu korozji i budowie morfologicznej zgorzeliny.
EN
The oxidation of Fe and Cr in SO2 has been studied at 1073K-1273K at 100K intervals. The corrosion kinetics follows the parabolic rate law to a good approximation for iron. Only small deviation from parabolic rate law in initially stage process was observed, whereas oxidation process of chromium proceeds according linear rate law at 10 to the 5 Pa of SO2, parabolic rate law at 1173K and 1273 at 3*10 to the 4 Pa of SO2. The transport phenomena by radiotracer techniques were studied. The scales were composed of sulphide and oxide and grew by the outward diffusion of metals. Inward transport of SO2 molecules through the discontinuities in the scale was observed. The mechanism of sulphide and oxide formation was discussed on the basis of the thermodynamics and kinetics predictions.
W pracy przedstawiono przykłady zastosowania znaczników promieniotwórczych w badaniach wysokotemperaturowej korozji metali. Na przykładzie korozji Ni w SO2 przedstawiono zastosowanie metody dwustopniowego utleniania do badań transportu siarki w zgorzelinie w czasie jej powstania. Przedstawiono również metodykę oraz wyniki badań dyfuzji promieniotwórczego izotopu siarki S35 w .beta.-Ni3S2, który jest składnikiem powstających zgorzelin.
EN
In the paper the examples of application of radiotracers in studying of the mechanism of hightemperature corrosion are presented. The transport of sulphur in the scales formed during hightemperature oxidation of Ni in SO2 has been studied with the use of two- and three -stage oxidation methods. The method and results of investigations of diffusion of radiotracers S35 in .beta.-Ni3S2 polycrystals are presented, too. .Beta.-Ni3S2 is one of the phases forming the scale.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.