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核电作为一种清洁、经济的能源在我国得到迅猛发展,但核电设备长期处于高温、高压以及辐照的工作环境,其关键部件的失效可能是造成核事故发生的重要原因之一.停电检修期间二回路温度降到室温,O2的引入会导致核电关键材料的腐蚀电位升高,导致耐蚀性下降,比如局部缝隙处Cl和2SO23-对合金材料的破坏作用增强,因此全面了解核电关键材料的腐蚀机制具有重要意义.
800合金作为核电站蒸汽发生器二回路传热管材料在压水堆核电站中应用广泛,传热管热与管板的缝隙处的腐蚀性离子的累积是造成其腐蚀破坏的重要原因.与传热管所处的二回路主体环境相比,局部缝隙淤泥堆积,其中各种离子的浓度可能是本体溶液的10~100倍,缝隙内pH值也会有较大变化,因此腐蚀性较强.因此,从溶液浓缩的角度看,与浓度较低的主体溶液中的腐蚀情况相比,传热管与管板缝隙内部的腐蚀情况更值得深入研究。影响800合金传热管腐蚀行为的因素较多,例如S的存在形式、pH值和温度等.
已有研究表明,在含有Cl的溶液中添加S2O32-会导致600合金、800合金、690合金、304不锈钢等的孔蚀电位降低,而SO42-的影响与S2O32-相比就弱得多.温度升高,蒸汽发生器合金的钝化电流密度升高.例如:含相同浓度的Cl和S2O32-溶液中,300,℃下的800合金钝化膜的钝化电流密度比室温下高2到3个数量级.室温(21,℃)下,当Cl与S2O32-的浓度比比较高时,二者对于合金的腐蚀破坏具有协同作用.但当Cl中的S2O32-的浓度过高时,会减少Cl在合金表面的吸附,从而减缓腐蚀.pH值对蒸汽发生器传热管合金的腐蚀行为具有很大的影响.
在Cl存在的中性模拟缝隙溶液中,还原态S对于合金的再钝化过程有阻碍作用,使钝化膜表面的脱水反应变得缓慢,在碱性缝隙溶液中的危害却小得多,但随着pH值的升高,钝化膜的溶解速率加快,而在酸性条件下腐蚀行为鲜见报道.因此,本文主要研究800合金在模拟酸性缝隙水化学中的腐蚀行为.课题组的前期工作通过热力学计算讨论了S在不同温度及不同pH值溶液中的存在形式.
结果表明,在室温(25,℃)条件下,pH<1时,S在溶液中的主要存在形式为H2S2O3、HS2O3-、HSO4-,本实验所用溶液中S应以上述形式存在.目前,研究钝化金属腐蚀行为的电化学测试方法主要有动电位极化曲线、电化学阻抗谱和电化学噪声技术等.本文主要采用动电位极化曲线和电化学噪声技术研究800合金在含有不同浓度比的S2O32-和Cl的酸性溶液中的腐蚀行为,提出合金的腐蚀机理,为优化二回路的水化学提供科学依据.
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