专利名称：高温合金的抗腐蚀强度的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护含铁、镍和铬的高温合金不受由渗碳或金属粉尘引起的高温腐蚀的方法。
在许多工业方法中一个主要的问题是一般用作结构材料的高温合金当暴露在高温下易受氧化或渗碳或金属粉尘的腐蚀变成具有高碳的气体。在石油化学工业可观察到渗碳现象，其中在热解熔炉内在温度高达1100℃下在烃蒸汽混合物内通过烃热裂解产生乙烯。在此裂解过程中，在裂解管的内壁上发生焦沉积。在蒸汽重整炉内，使天然气或其它烃类气体通过在镍催化剂上的催化反应转化为CO和H2。在过热或过量碳活化之后可观察到管壁的渗碳现象。在用于钢的热处理或渗碳作用的工业熔炉内，炉栅和熔炉壁上也出现渗碳。用CO2冷却的核反应器的组分可由CO2引起渗碳，和用氦冷却的反应器的热交换器可由氦中所含的杂质如CO和CH4引起渗碳。在煤气化反应中和在废物焚烧厂内，可能引起渗碳反应，但是由氯引起的硫化反应和腐蚀更为严峻。蒸汽重整炉的下游，回收热的装置易受称之为‘金属粉尘’的腐蚀。这使含铁、镍和钴的合金遭受摧毁性的渗碳过程，导致合金分解成由碳、碳化物、金属和氧化物的颗粒组成的‘粉尘’。结果导致合金表面的磨损。与上述渗碳作用相反，在温度低至约450℃时出现金属粉尘。大量研究的结果证明所有高温合金都易于出现金属粉尘。已显示出气体中添加H2S可防止渗碳作用和金属粉尘。然而，由于人们不期望的效果，例如催化剂中毒，在许多情况下不能使用。通常合适的用于保护这种合金不受高温腐蚀的有效装置现在仍未加以改进。
通常保护高温合金不受腐蚀是依靠外层形成的氧化铬。然而，在大多数实际情况下，这种氧化物层不具有长期保护的能力，这是因为氧化物层易于形成裂缝和由于与下层合金粘合的缺乏可发生剥落。当采用可保护的混合氧化物层来涂覆合金表面以进行相似的保护时，风险同样存在。
本发明的方法不存在这种风险，这是因为它不需要生成与合金的热性能和机械性能大不相同的表面氧化物层。
按照本发明，提供一种保护由含铁、镍和铬的高温合金制成的工厂部件和组件，例如容器、管、套筒等不受渗碳或金属粉尘腐蚀的方法。该方法包括(a)清洗合金表面，(b)在表面上况积贵金属或第Ⅳ主族元素(例如Sn和Pb)或第Ⅴ主族元素(Sb和Bi)的薄层，和(c)在惰性气氛下加热表面到预定温度范围的时间以在需保护的表面内外均匀分布贵金属。
可通过包括物理或化学蒸汽沉积或浸渍、喷雾或电镀的常规方法沉积上述金属。
实施例如下实施例旨在详细描述制备和使用上述发明的方式。
使用直径约为18mm和厚度为6mm，由具有如下成份(重量％)的合金800H制成的作为实验样品的圆盘进行大量的金属粉尘腐蚀实验0.05-0.1C，至多1.0Si，至多1.5Mn，至多0.015S,30.0-35.0Ni,20.0Cr,45Fe,0.15-0.6Ti,0.15-0.6Al，至多0.75Cu。
实施例1在如下条件下测试用于金属粉尘腐蚀的实验样品气体压力34巴气体组分49.3％H2,15.6％ CO,5.6％CO2,29.5％H2O气体的速度最大10m/s样品的温度650℃持续时间200h在不经表面处理之后和在许多不同的包括抛光和清洁表面的常规预处理、机械处理和表面的氧化之后进行实验。所使用的机械处理方法是喷沙法和喷射硬化。在所有这些情况下，实验之后可观察到严重的金属粉尘侵害，即形成碳、锈斑和材料的损失。然而，当按照本发明预先处理实验样品时，在上述金属粉尘腐蚀实验之后在预处理的表面上没有看见腐蚀的迹象。
使用如下预处理方式抛光和清洁表面。采用物理蒸气喷镀法使大约1μm厚的金层沉积在需保护的表面上。最终，使样品在氦气流中在900℃下保持30分钟。
实施例2在如下条件下测试具有上述成分的800H合金实验样品气体压力34巴气体组分39.4％H2,37.2％CO,1.7％CO2,21.7％H2O
气体的速度最大10m/s样品的温度653℃持续时间100h在实验之前采用如下预处理方式抛光和清洁表面。采用电化学法在表面上沉积大约3μm厚的锡层。使样品在氦气流中在800℃下保持30分钟。
在金属粉尘腐蚀实验之后没有在预处理的表面上看到腐蚀的迹象。
权利要求
1．一种增强含有铁、镍和铬的高温合金抵抗由渗碳或金属粉尘引起的高温腐蚀的保护方法，包括(a)在需保护表面上沉积厚度在0.01至10μm范围内的选自一种或几种贵金属、元素周期表中第Ⅳ主族和第Ⅴ主族的元素和它们的混合物的金属薄层。(b)在惰性气氛中在预定温度下和足够时间内退火处理的表面。
2．按照权利要求1的金属，其中第Ⅳ主族的金属是Sn和/或Pb。
3．按照权利要求1的金属，其中第Ⅴ主族的金属是Sb和/或Bi。
全文摘要
一种增强含有铁、镍和铬的高温合金抵抗由渗碳或金属粉尘引起的高温腐蚀的保护方法,包括:(a)在需保护表面上沉积厚度在0.01至10μm范围内的选自一种或几种贵金属、元素周期表中第Ⅳ主族和第Ⅴ主族的元素和它们的混合物的金属薄层。(b)在惰性气氛中在预定温度下和足够时间内退火处理的表面。
文档编号C23C26/00GK1219607SQ9812061
公开日1999年6月16日 申请日期1998年9月18日 优先权日1997年9月19日
发明者I·阿尔斯特鲁普, I·乔尔肯多尔夫 申请人:赫多特普索化工设备公司