中国科学院核用材料与安全评价重点实验室
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重点实验室在690合金高温高压NaCl水溶液中缝隙腐蚀方面取得新进展
2021-11-23  |          【 】【打印】【关闭

  压水堆(PWR)核电厂的蒸汽发生器(SG)传热管长期服役时二次侧容易发生缝隙腐蚀失效。SG与支撑板(TSP)之间的传热缝隙(HTC)是发生缝隙腐蚀的主要部位。SG一次测温度高于二次侧,HTC中容易发生局部沸腾,造成HTC中的杂质离子(如Cl-、Sx 和Pb 等)发生浓缩(浓缩系数可达104-108),形成苛刻的局部环境,加速SG传热管的腐蚀失效。因此,研究PWR核电厂SG传热管用690合金在高温高压含侵蚀性杂质离子溶液中的缝隙腐蚀行为与机理,是理解SG传热管服役失效、保障其运行安全的关键。近期实验室在国家自然科学基金面上项目的支持下,研究了690合金在高温高压除氧NaCl水溶液中的缝隙腐蚀行为。发现在酸性缝隙溶液中,富Cr氧化物稳定而富Ni氧化物不稳定,导致缝隙内氧化膜富Cr贫Ni,而缝隙外氧化膜富Ni贫Cr。缝隙内富Cr氧化膜保护性较好,且缝隙内溶出的大量Ni2+无法沉积形成氧化物,导致缝隙内氧化膜比缝隙外氧化膜薄。缝隙内发生疖状腐蚀:疖的中心氧化物富Cr,周围氧化物富Ni;中心氧化物有许多Cl-和O2向内扩散的快速通道,有利于疖状腐蚀的发展。缝隙几何限制了缝隙内金属离子向缝隙外扩散,导致了疖状腐蚀的自催化效应,促进了疖状腐蚀。相关研究结果已发表于Corrosion Science, 185, 2021, 109442。 

 

690合金缝隙样品在290oC、0.01 mol/L NaCl水溶液中浸泡600 h后氧化膜形貌、缝隙内的疖状腐蚀及其截面的TEM-EDS分析以及氧化膜形成和疖状腐蚀示意图 

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