T91、S304及滲鋁涂層在含硫含氯氣氛中的高溫腐蝕研究

張 軻, 晏銘謠

(沈陽(yáng)師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034)

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T91、S304及滲鋁涂層在含硫含氯氣氛中的高溫腐蝕研究

張 軻, 晏銘謠

(沈陽(yáng)師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034)

采用粉末包埋法在耐熱鋼T91表面制備滲鋁涂層并研究了T91、S304以及滲鋁涂層在600 ℃和650 ℃下典型燃煤氣氛4%HCl+2%SO2+94%O2中的腐蝕行為。結(jié)果顯示耐熱鋼T91和S304合金在600 ℃和650 ℃下均受到了氣氛中S和Cl的加速腐蝕。在2種溫度下,低Cr含量的T91腐蝕時(shí)其表面均生成了外層富Fe內(nèi)層富Cr的不具有保護(hù)性的FeCr混合氧化物層,腐蝕增重很大;Ni和Cr含量較高的S304由于硫化氧化和活化氧化機(jī)制使得表面腐蝕產(chǎn)物脫落嚴(yán)重,特別是在較高的溫度650 ℃腐蝕時(shí)。當(dāng)T91表面采用粉末包埋法滲鋁后能顯著降低在這2種溫度下的腐蝕增重,原因是高溫腐蝕后在涂層表面生成了一層連續(xù)、致密、與涂層結(jié)合良好的保護(hù)性氧化膜Al2O3,這層氧化膜能有效的防止S和Cl的滲透作用,因而對(duì)基體合金起到了良好的防護(hù)作用。

滲鋁涂層; 耐熱鋼T91合金; 含硫含氯氣氛; 高溫腐蝕

0 引 言

近年來(lái),我國(guó)電力工業(yè)飛速發(fā)展,按照國(guó)家制訂的2020年電力發(fā)展規(guī)劃,我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將從目前的4億千瓦增加到2020年的9億千瓦,其中燃煤機(jī)組將達(dá)到5.8億千瓦。電廠鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展,高溫過(guò)熱器、高溫再熱器的最高實(shí)際壁溫已超過(guò)了600 ℃[1]。國(guó)際上燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步提高溫度參數(shù)來(lái)提高效率,比如歐洲正在執(zhí)行“先進(jìn)煤粉電廠(700 ℃)”的計(jì)劃,即在未來(lái)的15年內(nèi)開發(fā)出蒸汽溫度高達(dá)700 ℃的超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,美國(guó)和日本也將蒸汽溫度為700 ℃的超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組作為進(jìn)一步的發(fā)展目標(biāo),我國(guó)正在通過(guò)努力較快實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化能力,降低設(shè)備成本[2]。隨著燃煤發(fā)電機(jī)組的溫度參數(shù)越來(lái)越高,其受熱部件特別是高溫再熱器材料耐熱鋼T91產(chǎn)生嚴(yán)重高溫氧化和腐蝕而達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命,即使采用鉻含量更高的S304不銹鋼,由于燃煤產(chǎn)地的不同其通常含有或多或少的硫和氯,導(dǎo)致的高溫腐蝕問(wèn)題也比較突出。本論文針對(duì)這一情況,采用粉末包埋法[3]在耐熱鋼T91表面形成滲鋁涂層,并研究T91、S304以及T91/Al滲鋁涂層在典型含硫含氯燃煤氣氛中的高溫腐蝕行為,以期解決燃煤發(fā)電機(jī)組耐熱部件材料的高溫腐蝕問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)方法

表1為耐熱鋼T91和S304的化學(xué)成分。將T91和S304合金線切割成10 mm×15 mm×2 mm尺寸的樣品,依次用500#、1000#水磨砂紙對(duì)試樣表面進(jìn)行打磨,丙酮中超聲除油,吹干后待用。將一部分T91樣品進(jìn)行粉末包埋法滲鋁。將滲鋁工藝為T91樣品包埋在由鋁鐵合金粉、氯化銨粉末和氧化鋁粉末按一定比例組成的滲鋁劑中以1 000 ℃保溫3 h,形成滲鋁涂層。T91、S304和滲鋁涂層在含硫含氯氣氛中的高溫腐蝕實(shí)驗(yàn)在本實(shí)驗(yàn)室的可控制氣氛氧化腐蝕試驗(yàn)爐中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)溫度為600 ℃和650 ℃,實(shí)驗(yàn)氣氛組成為新疆哈密大南湖電廠提供的,由大連光明特氣研究所配制的典型燃煤氣氛,其組成為4%HCl+2%SO2+94%O2(Vol.%,體積分?jǐn)?shù))混合氣體,實(shí)驗(yàn)過(guò)程采取不連續(xù)稱重,天平的感應(yīng)重量為0.1 mg。在制作氧化后試樣的截面過(guò)程中,為了防止氧化膜的脫落,表面進(jìn)行了化學(xué)鍍鎳。采用X射線衍射(XRD)分析涂層及氧化膜的相組成,用日立S-3400N掃描電子顯微鏡(SEM/EDX)分析氧化后樣品截面形貌及其成分。

表1 耐熱鋼T91和S304的化學(xué)成分

2 結(jié)果與討論

2.1 耐熱鋼T91表面滲鋁涂層的表征

T91表面滲鋁涂層由單一AlFe相組成,厚度約為200m,表面較為平整,肉眼未見明顯的裂紋。涂層的截面形貌顯示涂層與基體結(jié)合良好,未見開裂,涂層連續(xù)致密未見孔洞和裂紋。涂層截面形貌、XRD衍射結(jié)果在作者已經(jīng)發(fā)表的文獻(xiàn)[4]中給出,這里就不列出了。

2.2 等溫腐蝕動(dòng)力學(xué)

圖1為T91、S304及滲鋁涂層在含硫含氯混合氣氛中600 ℃和650 ℃下的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線。由圖可見,在2種溫度下,含鉻低合金鋼T91在經(jīng)歷了最初10 h的快速腐蝕后隨著腐蝕時(shí)間的增加腐蝕速率趨于平緩,腐蝕增重最大;然而含鉻高合金鋼S304在最初的5 h腐蝕速率較快,然后表面腐蝕產(chǎn)物脫落較為嚴(yán)重,表現(xiàn)為減重直至腐蝕過(guò)程結(jié)束,說(shuō)明表面并未形成保護(hù)性Cr2O3氧化膜導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕,特別是在較高的溫度650 ℃時(shí)這一現(xiàn)象更為明顯,說(shuō)明腐蝕更嚴(yán)重;對(duì)于滲鋁涂層,腐蝕增重不明顯,也沒(méi)有明顯的減重現(xiàn)象,說(shuō)明滲鋁涂層在這種典型的燃煤含硫含氯氣氛中腐蝕輕微,抗腐蝕性能優(yōu)異。耐熱鋼T91和滲鋁涂層在2種溫度下的腐蝕動(dòng)力學(xué)均近似服從拋物線規(guī)律,并擬合計(jì)算了2種溫度下T91和滲鋁涂層的拋物線速率常數(shù)。在這種含硫含氯氣氛中,當(dāng)溫度僅僅提高50 ℃,即從600 ℃增加到650 ℃后,T91的拋物線速率常數(shù)就從1.2×10-5g2m-4s-1增加到1.3×10-4g2m-4s-1,提高了一個(gè)數(shù)量級(jí),腐蝕速率明顯增加,然而對(duì)于滲鋁涂層,2種溫度下的拋物線速率常數(shù)分別為3.5×10-8g2m-4s-1(600 ℃)和5.5×10-8g2m-4s-1(650 ℃),幾乎不變,滲鋁涂層的拋物線速率常數(shù)與大多數(shù)含鋁合金在這一溫度區(qū)間氧化時(shí)表面保護(hù)性Al2O3膜的生長(zhǎng)速度(<10-7g2m-4s-1)相當(dāng)[5-6],說(shuō)明涂層在氧化時(shí)表面形成了具有保護(hù)性的Al2O3氧化膜。

圖1 T91、S304及滲鋁涂層在含硫含氯混合氣氛中600 ℃和650 ℃下的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線

2.3 截面腐蝕產(chǎn)物表征

圖2和圖3依次為耐熱鋼T91、S304和滲鋁涂層在600 ℃和650 ℃下典型燃煤含硫含氯混合氣氛中腐蝕300 h后截面形貌和對(duì)應(yīng)的部位成分分析,所有截面形貌中最外對(duì)比度最亮層為鍍鎳層。由圖2和圖3可見,低Cr含量的T91在2種溫度下300 h腐蝕后表面形成很厚的腐蝕產(chǎn)物,600 ℃時(shí)厚度約為20 μm,而650 ℃時(shí)厚度約為60 μm,后者約為前者的3倍,這也與腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線中的腐蝕增重結(jié)果相一致。600 ℃腐蝕300 h后形成的腐蝕產(chǎn)物為單層結(jié)構(gòu),EDX能譜分析其為Fe和Cr的混合氧化物,而650 ℃為雙層結(jié)構(gòu),非常厚的外層和較薄的內(nèi)層均為Fe和Cr的混合氧化物,只不過(guò)內(nèi)層腐蝕產(chǎn)物Cr的氧化物含量較多。XRD衍射(圖4)表明2種溫度下外層腐蝕產(chǎn)物主要由Fe、Cr氧化物形成的尖晶石構(gòu)成,這種腐蝕產(chǎn)物在高溫下保護(hù)性較差。然而T91表面滲鋁后,截面形貌顯示其在2種溫度下氧化后其表面均形成了一層非常薄的連續(xù)、致密、均勻的腐蝕產(chǎn)物層,EDX能譜分析這層氧化物主要成分為Al和O,結(jié)合XRD結(jié)果(圖4)顯示其相結(jié)構(gòu)為Al2O3,未發(fā)現(xiàn)這層氧化膜有裂紋和脫落現(xiàn)象。這種連續(xù)、致密的Al2O3膜由于其在高溫下熱力學(xué)非常穩(wěn)定,動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)速度非常慢,因此可以起到良好的高溫保護(hù)作用。對(duì)于高Cr含量的S304,在2種溫度下形成的腐蝕產(chǎn)物較薄,截面形貌顯示其有凸起和分叉現(xiàn)象,結(jié)合腐蝕動(dòng)力學(xué)行為表明有脫落現(xiàn)象發(fā)生,在更高的溫度650 ℃更明顯,成分分析發(fā)現(xiàn)這層腐蝕產(chǎn)物為富Cr的FeCr氧化物的混合物,由于表面腐蝕產(chǎn)物脫落,XRD結(jié)果不能代表表層腐蝕產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),因此未能給出。值得注意的是低Cr含量的T91合金在2種溫度下腐蝕300 h后,在靠近合金基體的腐蝕產(chǎn)物層中還發(fā)現(xiàn)顯量的S,但未發(fā)現(xiàn)Cl,這一現(xiàn)象在高Cr含量的S304及滲鋁涂層中沒(méi)有出現(xiàn),這將在討論中重點(diǎn)論述。

圖2 T91、S304和滲鋁涂層在含硫含氯混合氣氛中600 ℃下腐蝕300 h后的截面形貌和對(duì)應(yīng)部位的EDX能譜分析結(jié)果

圖4 T91和滲鋁涂層在含硫含氯混合氣氛中600 ℃和650 ℃下腐蝕300 h后的表面XRD分析結(jié)果

2.4 討 論

合金的抗高溫氧化和腐蝕性能來(lái)自于其在高溫下氧化和腐蝕時(shí)表面是否形成單一、均勻致密Cr2O3、Al2O3、SiO2保護(hù)性氧化膜[6-8]。T91鋼是美國(guó)國(guó)立橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)燃燒工程公司冶金材料實(shí)驗(yàn)室合作研制的新型馬氏體耐熱鋼。它是在9Cr1MoV鋼的基礎(chǔ)上降低含碳量,嚴(yán)格限制硫、磷的含量,添加少量的釩、鈮元素進(jìn)行合金化[9]。T91含鉻量提高到9%左右,使用溫度能達(dá)到650 ℃,高溫強(qiáng)度、抗氧化性較12Cr1MoV鋼有較大的提高[10]。T91鋼以其優(yōu)良的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能,在電站高溫過(guò)熱器、高溫再熱器乃至主蒸汽管道上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[11]。S304合金中含有大量的Ni和Cr,使其在700 ℃以下具有良好的抗高溫氧化性能。然而當(dāng)這2種耐熱鋼暴露在本研究中的典型燃煤含硫含氯混合性氣氛中600～650 ℃腐蝕時(shí),300 h后表面均未形成保護(hù)性氧化膜使得腐蝕速度很快,前者表面形成了非常厚的腐蝕產(chǎn)物,后者表面腐蝕產(chǎn)物嚴(yán)重脫落,抗氧化腐蝕性能很差,同時(shí)低Cr含量的T91合金在2種溫度下腐蝕300 h后,在靠近合金基體的腐蝕產(chǎn)物層中還發(fā)現(xiàn)顯量的S但未發(fā)現(xiàn)Cl,這一現(xiàn)象在高Cr含量的S304中沒(méi)有出現(xiàn)(圖3和圖4),這說(shuō)明2種合金均發(fā)生了由混合氣氛中S和Cl的加速腐蝕。

首先,對(duì)含S氣氛中的加速腐蝕研究和理解比較清楚,一般認(rèn)為,當(dāng)FeCr合金在含S氧化性混合氣氛中腐蝕時(shí),S的加速腐蝕機(jī)制為硫化-氧化機(jī)理,即腐蝕初期合金中的金屬元素同時(shí)發(fā)生硫化和氧化,但金屬硫化較單純氧化時(shí)的腐蝕速率大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)[6,12],主要原因是金屬硫化物中的缺陷要比相應(yīng)的氧化物高幾個(gè)數(shù)量級(jí)導(dǎo)致離子的擴(kuò)散速度大,硫化物的生長(zhǎng)速度快,生成的金屬硫化物在混合氣氛中的高氧壓下氧化為相應(yīng)的氧化物釋放出S,S可通過(guò)表面腐蝕產(chǎn)物的缺陷滲透至腐蝕產(chǎn)物/合金界面硫化金屬,金屬硫化物再次被氧化為氧化物,如此反復(fù),從而加速了腐蝕速度,因此,本研究中耐熱鋼T91在4%HCl+2%SO2+94%O2氣氛的腐蝕速度較氧化快,表面形成很厚的腐蝕產(chǎn)物,腐蝕產(chǎn)物分為2層,外層主要為富Fe的Fe和Cr的氧化物而內(nèi)層為富Cr的Fe和Cr氧化物的混合物,并且還有金屬硫化物,見圖3和圖4;對(duì)于高Ni和Cr含量的S304合金來(lái)講,上述情況也會(huì)發(fā)生,但金屬硫化物的熔點(diǎn)低,金屬-金屬硫化物共晶熔點(diǎn)更低,見表2。由于Ni的硫化物熔點(diǎn)及與金屬Ni的共晶熔點(diǎn)更低,導(dǎo)致在高溫下表面腐蝕產(chǎn)物呈液態(tài),更易于脫落,腐蝕速度變快,對(duì)合金的抗硫化腐蝕不利,因此,本研究中含Ni量較高的S304在2種溫度下表面腐蝕產(chǎn)物均發(fā)生脫落,特別是在較高的溫度650 ℃(大于Ni-Ni3S2共晶溫度645 ℃)下脫落嚴(yán)重,從而導(dǎo)致腐蝕嚴(yán)重,動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)為減重,見圖1。

表2 金屬硫化物和氧化物的熔點(diǎn)

其次,與S的加速腐蝕機(jī)理不同,混合氣氛中Cl的加速腐蝕機(jī)理至今不是很清楚,這是由于金屬氯化物高溫下極大的揮發(fā)性以及在制備金相樣品時(shí)水中的溶解度很大導(dǎo)致其在腐蝕產(chǎn)物中很難被檢測(cè)到,本研究中腐蝕產(chǎn)物均未檢測(cè)到氯?！盎罨趸睓C(jī)理[13-14]對(duì)含氯氧化性氣氛中的腐蝕行為解釋較為成功,該機(jī)制認(rèn)為其與合金的硫化-氧化相似,首先含氯氧化性氣氛中在高溫下首先生成氯氣,腐蝕過(guò)程中會(huì)穿透表面腐蝕產(chǎn)物,在合金/腐蝕產(chǎn)物界面氯化合金中的金屬元素為金屬氯化物,由于金屬氯化物有較大的蒸汽壓(計(jì)算表明NiCl2、FeCl2、CrCl2及CrCl3在600 ℃時(shí)的蒸汽壓分別為7.8、96.9、0.8和6.5 Pa)[15],在高溫下?lián)]發(fā)擴(kuò)散至腐蝕產(chǎn)物/混合氣氛界面處被氧化為相應(yīng)的金屬氧化物釋放出氯氣,氯氣進(jìn)一步滲透腐蝕產(chǎn)物氯化金屬,形成一個(gè)活化氧化循環(huán)從而加速了合金的腐蝕速度,腐蝕產(chǎn)物變得疏松且易于脫落。合金元素的作用對(duì)于高溫氯腐蝕來(lái)講,Ni優(yōu)于Fe和Cr,原因是其氯化物的蒸汽壓較小且Cr易在高溫下發(fā)生氯氧化反應(yīng)生成氣態(tài)不穩(wěn)定產(chǎn)物CrOCl[16]。本研究的不銹鋼S304與耐熱鋼T91相比含有大量的Ni和Cr,在4%HCl+2%SO2+94%O2氣氛中腐蝕時(shí),表面腐蝕產(chǎn)物更易于脫落,可能原因是較高的Cr含量使得合金在腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生較多鉻的氯氧化物促使表面腐蝕產(chǎn)物的脫落,這與Kim和McNallan的研究結(jié)果相一致[17]。本研究混合性含S含Cl氣氛中同時(shí)含有SO2和HCl,因此,這2種腐蝕機(jī)制的協(xié)同作用不可忽視,Stott等人研究[18]發(fā)現(xiàn)SO2的加入基本不影響合金在含Cl氧化性氣氛中的腐蝕行為,然而Spiegel等人的研究結(jié)果[19]卻表明SO2的加入會(huì)抑制Cl的活化氧化過(guò)程導(dǎo)致腐蝕速度降低。由于混合氣氛中的腐蝕行為和機(jī)理很復(fù)雜,本研究中Cl腐蝕機(jī)制和S腐蝕機(jī)制到底是那個(gè)占優(yōu)不是很清楚,值得進(jìn)一步詳細(xì)研究。

最后,當(dāng)在低合金鋼T91表面施加滲鋁涂層后,涂層在含S含Cl氧化性腐蝕氣氛中表面形成了致密連續(xù)、與涂層結(jié)合良好的Al2O3保護(hù)性氧化膜(見圖3～圖5)使得其抗腐蝕性能大幅提高。盡管滲鋁涂層也會(huì)發(fā)生上述的硫化-氧化和活化氧化進(jìn)程,但是由于Al2O3氧化膜致密缺陷很少,能有效的防止S和Cl的滲透作用[6,8],因此其具有優(yōu)異的抗高溫腐蝕性能。

3 結(jié) 論

耐熱鋼T91和S304合金在600 ℃和650 ℃下4%HCl+2%SO2+94%O2氣氛中的腐蝕結(jié)果顯示其腐蝕均受到了氣氛中S和Cl的加速腐蝕。在2種溫度下,低Cr含量的T91腐蝕時(shí),其表面均生成了外層富Fe內(nèi)層富Cr的不具有保護(hù)性的FeCr混合氧化物層,腐蝕增重很大;Ni和Cr含量較高的S304由于硫化氧化和活化氧化機(jī)制使得表面腐蝕產(chǎn)物脫落嚴(yán)重,特別是在較高的溫度650 腐蝕時(shí)。當(dāng)T91表面采用粉末包埋法滲鋁后能顯著降低在這2種溫度下的腐蝕增重,原因是高溫腐蝕后在涂層表面生成了一層連續(xù)、致密、與涂層結(jié)合良好的保護(hù)性氧化膜Al2O3,這層氧化膜能有效的防止S和Cl的滲透作用,因而對(duì)基體合金起到了良好的防護(hù)作用。

[ 1 ]王偉,王學(xué),鐘萬(wàn)里,等. 超臨界鍋爐高溫再熱器T91/HR3C異種鋼接頭失效分析[J]. 中國(guó)電力, 2014,47(4):5-8.

[ 2 ]張曉魯.關(guān)于加快發(fā)展我國(guó)先進(jìn)超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的戰(zhàn)略思考[J].中國(guó)工程科學(xué),2013,15(4):91-95.

[ 3 ]胡傳炘.表面處理手冊(cè)[M]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué)出版社, 2004:201-211.

[ 4 ]秦董禮,李雪真,張軻,等. 滲鋁涂層對(duì)耐熱鋼T91的高溫防護(hù)研究[J],沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,33(2):156-159.

[ 5 ]談萍,陳金妹,湯惠萍,等. FeAl系合金抗高溫氧化性能研究進(jìn)展[J].功能材料,2012, 47(增刊1):29-32.

[ 6 ]朱日彰,何業(yè)東,齊慧濱.高溫腐蝕及耐高溫腐蝕材料[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社, 1995:186-190.

[ 7 ]翟金坤.金屬高溫腐蝕[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993:9-19.

[ 8 ]ZHANG Ke, LIU Mingming, LIU Shuli, et al. Hot corrosion behavior of a cobalt-base super-alloy K40S with and without NiCrAlYSi coating[J]. Corr Sci,2011,53(5):1990-1998.

[ 9 ]劉韜,孫群保,彭自勝. EAF-LF-VD(電弧爐-鋼包精煉爐-真空脫氣處理)流程冶煉T91鋼的工藝研究[J]. 煉鋼, 2007,23(4):36-42.

[10]王學(xué),張珣,占良飛,等. T91鋼組織退化行為及對(duì)高溫持久強(qiáng)度的影響[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2012,32(2):137-142.

[11]王衛(wèi)澤,王玥,朱月梅,等. 我國(guó)P91/T91生產(chǎn)及其性能的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 機(jī)械工程材料, 2010,34(6):6-9.

[12]左禹. 鋼鐵材料的高溫硫化腐蝕[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù), 1988(3):12-31.

[13]ZHANG Ke, NIU Yan, ZENG Chaoliu, et al. Corrosion of iron and four commercial steels in a Cl-containing oxidizing atmosphere at 500～600 degrees C[J]. J Mater Sci Techno, 2004,20 (2):213-216.

[14]LU Weimin, PAN Taijun, ZHANG Ke, et al. Accelerated corrosion of five commercial steels under a ZnCl2-KCl deposit in a reducing environment typical of waste gasification at 673～773 K[J]. Corr Sci, 2008,50(7):1900-1906.

[15]梁英教,車蔭昌. 無(wú)機(jī)物熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊(cè)[M]. 沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社, 1993:513-528.

[16]REINHOLD K, HAUFFE K. High temperature corrosion of chromium and chromium (Ⅲ) oxide in chlorine and chlorine-oxygen mixtures[J]. J Electrochem Soc, 1997,124:875-883.

[17]KIM A and MCNALLAN M. Mixed oxidation of iron chromium alloys in gases containing oxygen and chlorine at 900～1 200 K[J]. Corrosion, 1990,46:746-755.

[18]STOTT F, PRESCOTT R, ELLIOTT P. The corrosion of metals in an oxidizing-chloridizing environment at high temperature[J]. Werks Corr, 1988,39:401-405.

[19]SPIEGEL M, GRABKE H. High temperature corrosion of high alloy steels in simulated waste incineration environments[J]. Mater Corr, 1996,47:179-189.

Received date: 2015-09-30.

Supported: Project supported by Department of Education of Liaoning Province(L2014435).

Biography: JING Li (1967- ), female, was born in Shenyang city of Liaoning province, associate professor of Shenyang Normal University, doctor.

文章編號(hào): 1673-5862(2016)02-0154-06

過(guò)籌學(xué)與控制論

Abstract: In controlling of practical systems actuator saturation and time-delay problems often happen. These badly make effects on the stability of systems. Thus systems may face serious accidents. To solve these problems the paper studies the robust stabilization problem of continuous systems with actuator saturation and state time-delay. By introducing auxiliary matrices, control input of the system is limited in convex polyhedron. So the nonlinear saturation function is dealt with into linear function. Hybrid controllers are designed and the closed loop of the system is a kind of switched system. Then single Lyapunov function based approach is used to stabilize it. A numerical simulation is done. The results we get include: a sufficient condition for the stability of continuous system, the switching strategy for the systems under hybrid control. The paper also proposes an estimation scheme of the maximum attraction domain for the system and expresses it into LMI. The results show the method given in this paper is less conservative comparing to convex combination method. The simulation shows a system can be asymptotically stable at the origin in a short time and the domain of attraction is larger.

Key words: continuous system; actuator saturation; time-delay; hybrid control

doi: 10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.02.006

Investigation of corrosion behaviors of T91, S304 and aluminized coating in S and Cl mixed atmosphere at high temperature

ZHANGKe,YANMingyao

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

In this article, powder embedding method was employed to deposit aluminized coating on heat-resisting steel T91 alloy, and then the high temperature corrosion behaviors of T91, S304 and the aluminized coating were investigated at 600 ℃ and 650 ℃ in a 4%HCl+2%SO2+94%O2mixed atmosphere based on typical coal-combustion surroundings. The results show that the corrosion behaviors of T91 and S304 are accelerated by S and Cl at the two temperatures. After 300 h corrosion, the surface of T91, which contain lower Cr, forms a non-protective thick mixed FeCr oxides layer. The metal sulfates are found at interface of alloy/corrosion products, and the surface corrosion products formed by higher Ni and Cr on S304 are easily to exfoliate, especially at higher temperature 650 ℃. However, a continuous, compact, and protective Al2O3layer is formed on the aluminized coating to prohibit quick corrosion on T91 surface in S and Cl mixed atmosphere at both two temperature.

aluminized coating; heat-resisting steel T91; S and Cl containing mixed atmosphere; high temperature corrosion

Hybrid control of continuous systems with actuator saturation and state time-delay

JINGLi,HANShuangwei

(School of Mathematics and Systems Science, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

TP273 Document code: A

2016-01-20。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51271127)。

張 軻(1973-),男,陜西武功人,沈陽(yáng)師范大學(xué)副教授,博士。

1673-5862(2016)02-0148-06

TG139.7

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.02.005