316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的腐蝕行為
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)用性能的主要評價指標(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,,降低了點蝕和應(yīng)力腐蝕開裂敏感性,具有強度高,、塑韌性好,、綜合性能優(yōu)異等特點。目前,,對于316NG不銹鋼的長周期耐腐蝕性能研究比較少,。為此,中國核動力研究設(shè)計院的研究者研究了316NG材料在高純水環(huán)境中長時間的腐蝕行為,。
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Φ3mm的掛樣孔,。試驗采用4L靜態(tài)高壓釜,,試驗溫度(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號的水磨砂紙打磨試樣,去掉原始金屬表面,;然后對試樣進行清洗、干燥,,稱量,,測量尺寸,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,除氧,,然后設(shè)定溫度為300℃,,繼續(xù)升溫,達到設(shè)定溫度后計時,。腐蝕試驗結(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。
隨著復(fù)試時間的延長,,316NG不銹鋼的平均腐蝕速率急劇下降,。這是因為在腐蝕初期,氧化膜的生長受金屬的氧化反應(yīng)控制,,導(dǎo)致短時間內(nèi)由腐蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失增大,;隨著腐蝕時間的延長,鐵,、鉻和鎳等金屬離子向外擴散和氧發(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,,均勻分布在整個基體表面,,腐蝕產(chǎn)物主要以耐蝕性強的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。