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316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的腐蝕行為

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

反應(yīng)堆主管道是一回路冷卻劑循環(huán)的主要通道,是冷卻劑壓力邊界,承擔(dān)著容納冷卻劑和傳輸熱量的核心功能,而且承受著高溫、高壓、高流速水的腐蝕作用。因此,材料的耐蝕性是主管道材料應(yīng)用性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。 

  控氮00Cr17Ni12Mo2不銹鋼(316NG不銹鋼)作為新一代主管道用材,因添加了鉬和氮元素,大大提高了材料的抗氯離子腐蝕能力,降低了點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕開裂敏感性,具有強(qiáng)度高、塑韌性好、綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)。目前,對(duì)于316NG不銹鋼的長周期耐腐蝕性能研究比較少。為此,中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院的研究者研究了316NG材料在高純水環(huán)境中長時(shí)間的腐蝕行為。 

  材料取自316NG不銹鋼主管道直管段,試樣尺寸為30mm×20mm×3mm,兩端各有一個(gè)Φ3mm的掛樣孔。試驗(yàn)采用4L靜態(tài)高壓釜,試驗(yàn)溫度(300±3)℃、飽和蒸氣壓,腐蝕環(huán)境為除氧高純水,腐蝕周期分別為168,500,1000,2000,3000h。 

  依次采用120~600號(hào)的水磨砂紙打磨試樣,去掉原始金屬表面;然后對(duì)試樣進(jìn)行清洗、干燥,稱量,測(cè)量尺寸,記錄數(shù)據(jù);試樣放入高壓釜中,倒入高純水2500mL,關(guān)釜,升溫,當(dāng)溫度升至114℃時(shí),除氧,然后設(shè)定溫度為300℃,繼續(xù)升溫,達(dá)到設(shè)定溫度后計(jì)時(shí)。腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后取出試樣,清洗、脫水、干燥、稱量,待脫模使用;更換溶液,清潔高壓釜內(nèi)壁,放入其余試樣,重新升溫、除氧,開始下一周期試驗(yàn)。 

  隨著復(fù)試時(shí)間的延長,316NG不銹鋼的平均腐蝕速率急劇下降。這是因?yàn)樵诟g初期,氧化膜的生長受金屬的氧化反應(yīng)控制,導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)由腐蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失增大;隨著腐蝕時(shí)間的延長,鐵、鉻和鎳等金屬離子向外擴(kuò)散和氧發(fā)生反應(yīng),在表面形成鐵鉻鎳的氧化物,阻礙了金屬基體與氧接觸而發(fā)生進(jìn)一步的腐蝕反應(yīng),因此腐蝕速率明顯減小。 

  316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的平均腐蝕速率為0.05mm/a,隨著腐蝕時(shí)間延長,其平均腐蝕速率急劇下降。 

  316NG不銹鋼腐蝕產(chǎn)物的晶粒細(xì)小致密,尺寸約為0.5μm,均勻分布在整個(gè)基體表面,腐蝕產(chǎn)物主要以耐蝕性強(qiáng)的Fe3O4、NiFe2O4、FeCr2O4、鎳和鉻氧化物及氫氧化物等形式存在;腐蝕產(chǎn)物中的(鉻+鎳)與鐵的原子比大于基體中的,說明腐蝕產(chǎn)物主要為富鉻鎳而貧鐵的氧化物,具有較好的耐蝕性。 

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