引入空气和水蒸气是关键的表面钝化步骤。通过在 1023 K 至 1173 K 的温度下将合金暴露于该混合物中，研究人员人为地诱导了致密、保护性氧化膜的生长。此过程对于模拟工业炉管的工业预处理是必要的，在金属接触碳氢化合物之前对其进行有效的阻隔涂层处理。
此预氧化的主要目的是掩盖合金上的催化活性位点，例如铁和镍。这种钝化层显著降低了后续实验测试期间催化炼焦的初始速率。
表面钝化机理
消除催化活性
新鲜的合金表面通常含有铁和镍等元素。这些金属具有化学活性，在接触油时会作为催化剂加速焦炭（碳沉积）的形成。
为防止这种情况发生，空气和水蒸气混合物促进了物理屏障的生长。该屏障将金属表面与反应环境隔离开来。
保护膜的组成
在此过程中形成的氧化层并非随机的锈蚀；它是一种特定的、工程化的结构。
该膜通常由铬锰氧化物或氧化铝组成。这些化合物致密且稳定，可为炼焦实验的恶劣条件提供坚固的保护。
复制工业条件
模拟实验必须反映工业运行的实际情况才能有价值。
在实际炼油厂环境中，炉管会经过类似的预处理过程。因此，包括此预氧化步骤可确保实验室结果准确地模拟预处理过的工业设备的性能。
理解局限性
温度敏感性
此钝化的有效性高度依赖于热精度。
保护膜在1023 K 至 1173 K 的严格范围内最佳形成。偏离此范围可能会导致氧化层多孔或不完整，从而无法保护合金。
钝化的极限
虽然此过程显著降低了初始炼焦速率，但它并非永久性的万能药。
参考资料表明，这种降低专门影响初始催化炼焦速率。在长时间内，或者如果薄膜降解，焦炭形成的潜在机制最终可能会持续存在。
为您的目标做出正确选择
为确保您的模拟实验产生有效、可转化的数据，请考虑该技术的以下应用：
- 如果您的主要重点是实验准确性：通过严格控制空气/水蒸气混合物以匹配真实世界的炉膛准备，忠实地复制工业预处理。
- 如果您的主要重点是最大限度地减少焦炭形成：确保您的预氧化温度保持在 1023 K 至 1173 K 之间，以最大限度地提高铬锰或氧化铝薄膜的密度和覆盖率。
通过有效钝化活性位点，您可以将反应性合金转化为稳定的基准，以进行可靠的测试。
总结表：
| 特性 | 预氧化规范 |
|---|---|
| 目的 | 钝化催化活性位点（Fe、Ni） |
| 气氛 | 空气和水蒸气混合物 |
| 温度范围 | 1023 K 至 1173 K |
| 薄膜成分 | 铬锰氧化物或氧化铝 |
| 主要优点 | 降低初始催化炼焦速率 |
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参考文献
- Stamatis A. Sarris, Kevin M. Van Geem. Effect of Long-Term High Temperature Oxidation on the Coking Behavior of Ni-Cr Superalloys. DOI: 10.3390/ma11101899
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
