HR3C在超临界水中的腐蚀性能研究

通过高压釜浸泡实验研究了超级奥氏体不锈钢HR3C在循环的超临界水（SCW）中的均匀腐蚀性能,实验温度分别为550、600、650 ℃,压力为25 MPa,并对实验后试样生成的氧化膜进行了SEM、EDS和XRD分析。实验结果显示,HR3C在SCW环境中的氧化腐蚀速率随着温度的升高而增大,1 500 h后650 ℃ SCW环境下材料的腐蚀增重约为550 ℃时的2倍。材料表面生成的氧化膜主要成分为FeCr₂O₃、Fe₃O₄和Fe₂O₃,内层氧化膜富Cr而外层氧化膜富Fe。     

含铝奥氏体耐热钢在超临界二氧化碳中的腐蚀行为

研究了20Cr-25Ni合金和一种新型结构材料含铝的奥氏体耐热钢(AFA钢)在600℃/20 MPa的超临界二氧化碳(S-CO₂)环境中的腐蚀行为,并对2种合金的氧化膜形貌、成分和结构进行分析。研究发现,20Cr-25Ni合金出现明显的腐蚀增重增长趋势,表现出“抛物线”上升规律;AFA钢腐蚀增重趋势缓慢,腐蚀1000 h后仅为2.11 mg/dm²。20Cr-25Ni合金表面出现粗大的氧化产物,随腐蚀时间延长,AFA钢的氧化膜始终保持致密、连续。通过氧化膜的截面形貌分析发现,20Cr-25Ni合金腐蚀后具有两层氧化膜结构,主要由Fe₃O₄和FeCr₂O4_氧化层以及少量尖晶石组成。而AFA钢中出现了3层氧化膜结构,中间和最内层分别为Cr₂O₃和Al₂O₃氧化膜,最外层分布了一层不连续的FeCr₂O₄尖晶石氧化物。由于形成了致密的...     

奥氏体ODS钢在超临界水中的腐蚀行为

研究了奥氏体ODS钢（316-ODS）在600 ℃/25 MPa超临界水（SCW）中的腐蚀特性。采用腐蚀增重法、SEM、EDS和XRD分析了材料的氧化动力学、氧化膜的形貌、合金元素分布和组织结构。研究结果表明,316-ODS钢在SCW中出现了疖状腐蚀,同时还出现了敏化,其腐蚀增重服从幂指数生长规律。316-ODS钢表面氧化膜为双层结构,内层氧化膜富Cr贫Fe,其主要成分为FeCr₂O₄,而外层氧化膜富Fe贫Cr,其主要成分为Fe₃O₄。     

AP1000一回路氧化膜特性研究

AP1000与一般压水堆不同的是其一回路采用注锌加氢技术,使其一回路氧化膜特性发生变化。试验在高压釜中模拟AP1000一回路水化学工况,研究F304L、F316、690三种反应堆主工艺设备材料表面生成的氧化膜特性。结果表明,氧化膜为双层结构,外层氧化膜成分主要是Fe₂O₃及Fe₃O₄。F304L不锈钢与F316不锈钢内层氧化膜主要是ZnCr₂O₄,注入的Zn元素取代了FeCr₂O₄中的铁元素,形成了致密的ZnCr₂O₄ 氧化层,内层氧化膜存在少量ZnO和ZnFe₂O₄。690合金的氧化膜内层为ZnCr₂O₄,同时存在较高含量的ZnO和ZnFe₂O₄。与前两者不同的是,690合金的氧化膜含少量的二价镍,以NiFe₂O₄和NiCr₂O₄形式存在。加锌加氢使得氧化膜更加致密,也明显变薄。     

奥氏体304NG不锈钢在550℃/25MPa超临界水中的腐蚀行为

研究了304NG不锈钢在550℃/25MPa超临界水中的腐蚀特性。采用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和元素成分分布。实验结果表明,在550℃/25MPa的超临界水中腐蚀1000h后,304NG不锈钢显示出优越的耐腐蚀性能,其均匀腐蚀增重速率仅为0.01299mg•dm^-2•h^-1。304NG不锈钢在超临界水中形成均匀致密、但带有疖状腐蚀的双层氧化膜,厚度约为2.0μm,内层氧化膜致密而富Cr和Ni,外层氧化膜疏松而富Fe。     

超临界水堆候选材料的腐蚀特性研究

对铁素体/马氏体(F/M)耐热钢P92、奥氏体不锈钢316L和镍基合金690在600℃、23 MPa 超临界水中的腐蚀行为进行了研究.在600℃、23 MPa的超临界水中腐蚀625 h后,690合金、316L不锈钢和P92耐热钢的腐蚀增重速率分别为0.001 02、0.060 6、0.101 27 g/(m2·h).用扫描电子显微镜(SEM)进行观察后发现,超临界环境下F/M耐热钢P92的氧化膜为3层结构,奥氏体不锈钢316L的氧化膜为单层结构,镍基合金690表面生成了一层极薄且有点蚀的氧化膜.     

304NG在超临界水中腐蚀后氧化膜分析

研究了奥氏体不锈钢304NG(以下简称304NG)在压力为25 MPa,温度分别为500、550、600、650℃超临界水中的腐蚀行为,通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)对304NG试样氧化膜微观组织的研究表明:304NG在超临界水中腐蚀后,表面氧化膜由岛状和非岛状2种不同形貌的腐蚀相组成.其中,含岛状腐蚀相的氧化膜具有双层结构,外层为Fe3O4相,内层为Fe3O4和FeCr2O4相;不含岛状腐蚀相的氧化膜为单层结构,氧化膜中含有Fe3O4和FeCr2O4相.同时,304NG在超临界水中氧化膜存在脱落现象,氧化膜脱落程度随温度升高而加剧.     

候选材料在650 ℃超临界水中的腐蚀行为研究

研究了3种候选材料（347、HR3C和In-718）在650 ℃、25 MPa去离子水中的均匀腐蚀行为,使用场发射扫描电镜（FEG-SEM）和能谱（EDS）观察了不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与合金元素分布,使用掠入射X射线衍射（GIXRD）分析了氧化膜相结构。结果表明,3种材料腐蚀失重均符合抛物线规律,347的失重为HR3C和In 718的40倍以上;3种材料氧化膜均以Ni(Cr, Fe) ₂O₄为主,In-718点蚀严重,347氧化膜明显脱落,HR3C氧化膜较均匀致密;高温超临界水中,提高合金的Cr含量有助于增强均匀腐蚀性能,添加Nb有损合金的点蚀抗力。     

奥氏体321不锈钢在550 ℃静态铅铋共晶合金中的腐蚀行为

奥氏体321不锈钢常用作核反应堆冷却剂主管道结构材料,铅铋共晶合金是第四代核能系统（Gen Ⅳ）铅冷快堆冷却剂的主要候选材料。为研究321不锈钢与高温液态铅铋共晶合金的相容性,对321不锈钢在550 ℃液态铅铋共晶合金中的200、400、600 h腐蚀现象进行了研究。对不同腐蚀时间后腐蚀试样的表面和截面分别进行了XRD和SEM、EDS检测。结果发现：在321不锈钢试样表面产生了一种随腐蚀时间增加先生长后脱落的含O、Ti、Pb元素的化合物（Ti₂O和Pb₂O₃）;在321不锈钢基体与铅铋共晶合金交界处会产生一层随腐蚀时间增加不断增厚的扩散层;321不锈钢在铅铋共晶合金中发生溶解腐蚀,在Fe、Cr元素不断向铅铋共晶合金中溶解时,伴随着Pb、Bi元素向基体中的渗透。     

304NG在超临界水中的腐蚀增重随温度的异常关系

研究了奥氏体不锈钢304NG在550、600和650℃超临界水环境下的腐蚀行为。采用扫描显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和成分分布。实验结果表明,试样在3种不同温度下经1000h腐蚀实验后的增重均符合幂函数规律,但650℃时的腐蚀增重与600℃时的相比大幅下降,其主要原因为在较高温时,Cr的扩散速度快,试样表面氧化膜能够维持保护性从而使疖状腐蚀分布数量减少所致。     

超临界CO2环境下Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢的腐蚀行为研究

研究了Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢在600℃/700℃、15 MPa超临界CO₂环境中的高温腐蚀行为。采用拉曼光谱仪、辉光放电光谱仪、扫描电镜和能谱分析仪对腐蚀产物的成分、含量和元素分布进行表征。实验结果表明:Fe-22Cr-25Ni奥氏体耐热钢在600℃/700℃下的腐蚀动力学符合类抛物线规律,腐蚀增重的变化量随温度的升高而增大;通过观察表征结果和热力学计算得出腐蚀产物成分主要为Cr₂O₃,从气体侧到基体侧依次为最外侧的是Mn的氧化物、内部的Cr₂O₃和Mn-Cr氧化物、氧化层/基体界面处的SiO₂层,以及基体内的碳化物和内氧化物;C主要沉积于腐蚀产物表面,贫Cr区的宽度和深度随时间的增大而增大。同时根据O元素和C元素的质量比及热力学计算结果,提出C极有可能以离子状态发生内扩散。      

高温堆非纯氦气中预氧化对3种高温合金的腐蚀行为影响研究

高温气冷堆（简称高温堆）中,由于一回路冷却剂氦气中含有微量（ppm级）不纯杂质,其在高温环境中会对高温堆合金材料造成腐蚀,影响设备的性能。Inconel 617、Hastelloy X、Incoloy 800H是3种高温堆中间换热器及蒸汽发生器设备候选材料。研究表明,镍铬合金在高温下表面生成的富铬氧化层是防止合金在高温下发生严重腐蚀的重要因素。本文对3种合金在高温含杂质氦气中的腐蚀行为进行研究,探究预氧化对3种合金腐蚀行为的影响。并通过称重、扫描电镜、X射线能谱、电子探针显微分析仪以及碳硫分析仪对腐蚀结果进行分析。结果表明,3种合金均出现了不同的氧化和渗碳现象,预氧化对Hastelloy X合金抗腐蚀能力的提升不明显,对Inconel 617合金的抗氧化和渗碳能力有一定提升,对Incoloy 800H合金的抗渗碳腐蚀能力有一定提升。     

316NG不锈钢在硼-锂溶液中的电化学腐蚀行为研究

利用电化学方法获得316NG不锈钢（316NG）在300℃、pH=5~8硼-锂溶液中的极化曲线和交流阻抗（EIS）,并绘制相应水化学条件下的电位-pH图。结果表明:碱性条件下钝化区尤其是二次钝化区极化电流急剧减小,pH=7~8时阳极极化表现出3次钝化现象,偏碱性条件极化阻抗显著高于偏酸性和近中性条件,说明碱性条件下316NG表面钝化膜保护效果更佳。pH=5时电化学极化后样品表面主要生成Cr₂O₃和Fe₂O₃;碱性条件下（pH=6~8）样品表面氧化膜为分层结构:最外层为Fe₃O₄,随深度增加开始出现NiFe₂O₄,内层成分主要为FeCr₂O₄。随着电导率升高,溶液电阻、电荷传递电阻和钝化膜电阻均显著降低。依据极化曲线绘制的电位-pH图与文献结果相吻合。      

Ti-5%Ta钛合金在乏燃料模拟溶解液中的腐蚀行为

000Cr25Ni20超低碳奥氏体不锈钢目前作为乏燃料后处理中溶解器设备的材料，在后处理的溶解工况下腐蚀严重．本文通过均匀腐蚀模拟试验对Ti-5％Ta钛合金和000Cr25Ni20奥氏体不锈钢在动力堆乏燃料模拟溶解液中的均匀腐蚀行为进行了研究：研究发现Ti-5％Ta钛合金的抗腐蚀性能远优于000Cr25Ni20奥氏体不锈钢。原因是Ti-5％Ta钛合金试样的表面形成了致密的氧化膜，阻止了腐蚀的进一步发展，而在000Cr25Ni20奥氏体不锈钢试样的表面未发现氧化膜的存在。