高温高压水化学环境T22材质均匀腐蚀行为研究
发布时间：2021-10-02 01:20
本文在模拟高温气冷堆二回路的高温高压水化学环境下,研究了蒸汽发生器T22材质传热管在不同水化学环境中的均匀腐蚀行为。结果表明:提高溶液p H值、降低联氨质量浓度能够在一定程度上抑制T22材质的均匀腐蚀;随着反应温度升高,T22材质传热管均匀腐蚀速率加快;在高温高压水化学环境中,T22材质表面生成Fe3O4氧化膜,并随着反应时间的延长,Fe3O4晶粒尺寸逐渐长大,氧化膜致密性显著增加,导致T22材质均匀腐蚀速率显著降低,反应768 h后的T22材质均匀腐蚀速率降至0.016 g/（m2·h）。
【文章来源】：热力发电. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
高温高压浸泡腐蚀实验装置示意Fig.1Schematicdiagramofthehightemperatureandhighpressurecorrosiontestequipment
第9期张贵泉等高温高压水化学环境T22材质均匀腐蚀行为研究95http://www.rlfd.com.cn由图2可见，T22试片表面生成了明显的灰黑色氧化膜，致密均匀。图3为T22试片均匀腐蚀速率随水质pH值变化曲线。由图3可见：当溶液pH值由9.2升至9.4时，T22试片均匀腐蚀速率有所降低；继续升高溶液pH值至9.8的过程中，T22试片均匀腐蚀速率未发生明显变化。这主要是因为：较高的pH值可促使金属表面更迅速地形成保护性氧化膜；其次，当溶液中pH值高到一定值时，吸附在金属表面的OH-会抑制其他物质与金属反应[9]。图3T22试片均匀腐蚀速率随pH值变化曲线Fig.3ThechangeofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithpHvalue2.2联氨质量浓度的影响联氨质量浓度对水溶液溶解氧和T22试片均匀腐蚀的影响实验，其条件为温度336℃，压力13.9MPa，pH值9.4，反应时间48h。图4为溶解氧质量浓度和T22试片均匀腐蚀速率随联氨质量浓度的变化关系曲线。图4T22试片均匀腐蚀速率随联氨质量浓度变化曲线Fig.4ThechangeofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithhydrazinemassconcentration由图4可见：溶液中加入30μg/L联氨后，溶解氧质量浓度由10μg/L迅速降至2μg/L；继续提高联氨质量浓度后，溶液保持还原性工况，但是溶解氧质量浓度无明显变化；随着联氨的加入和联氨质量浓度的升高，T22试片均匀腐蚀速率呈线性增长。可见，在高温高压水环境条件下，溶解氧的存在能够降低T22试片均匀腐蚀速率，过高的联氨质量浓度不利于抑制T22材质的均匀腐蚀。联氨的加入导致水溶液处?
96热力发电2020年http://www.rlfd.com.cn336℃，压力13.9MPa，pH值9.4，联氨质量浓度50μg/L。图6为T22试片均匀腐蚀速率随反应时间变化曲线。图6T22试片均匀腐蚀速率随反应时间变化曲线Fig.6TheofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithreactiontime由图6可见：反应初期T22试片的均匀腐蚀速率为0.1221g/(m2·h)；随着反应时间的延长，T22试片的均匀腐蚀速率先快速减小，之后减小趋势逐渐变缓并趋于稳定；反应768h后，T22试片的均匀腐蚀速率降至0.0160g/(m2·h)。可见，随着腐蚀时间的延长，试片表面形成了具有保护作用的氧化膜，可阻止基体金属进一步氧化，使得均匀腐蚀速率急剧降低。2.5SEM和EDS表征结果图7为不同反应时间后T22试片表面SEM表征结果。由图7可见：反应48h后，T22试片表面生成晶粒尺寸小于1μm的多面晶体，晶粒间结合较松散，存在大量晶间缝隙；反应192h后，晶粒尺寸增长至1~2μm，晶粒间结合程度显著增加；反应384h后，晶粒尺寸继续增加，最大可达到3μm，局部区域发生团聚现象，使得氧化膜更为致密，这可能是导致T22材质均匀腐蚀速率随反应时间的延长逐渐减小的主要原因。a)反应48h后b)反应192h后c)反应384h后图7不同反应时间后T22试片表面SEM照片Fig.7TheSEMimagesofT22specimenafterdifferentreactiontimes文献[13-14]认为，高温高压水环境中，合金中Fe离子按照溶解-沉淀机理从基体或氧化膜内表面扩散到外表面，重新沉积形成大粒径金属氧化物，致密的大粒径氧化膜进而抑制金属元素的溶解和扩散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽发生器Incoloy825换热管泄漏原因分析[J]. 李金梅,齐文宽,蒋春宏,史伟,杨莉. 石油化工腐蚀与防护. 2019(04)
[2]核电厂传热管破裂后防止蒸汽发生器满溢的研究[J]. 崔军,鲍杰,时维立. 核安全. 2019(04)
[3]失去核岛B列48V直流电源叠加蒸汽发生器传热管小泄漏事故分析[J]. 李洋龙. 核科学与工程. 2019(04)
[4]SA-210C和15CrMoG在给水加氧处理工况下的氧化特性研究[J]. 查方林,刘凯,杨漫兮,袁新民,王凌. 表面技术. 2018(11)
[5]压水堆核电厂二回路放射性污染控制要求研究[J]. 刘杰,唐邵华,吕炜枫. 核动力工程. 2017(02)
[6]AP1000多根蒸汽发生器传热管破裂分析[J]. 叶杰,蔡伟,陈文虎. 原子能科学技术. 2015(06)
[7]Inconel690在ETA/NH3水化学环境中的均匀腐蚀行为研究[J]. 张平柱,陈童,严峰鹤,王辉. 原子能科学技术. 2015(03)
[8]Incoloy800H传热管抗晶间腐蚀性能研究[J]. 李巨峰,韩建成,吴志军,王毅,石长仁,张雁鹏,于化合. 核动力工程. 2012(04)
[9]AVT水工况条件下水冷壁管形成氧化膜的特性研究[J]. 张辉,朱志平,荆玲玲,熊书华. 热能动力工程. 2011(06)
[10]高温气冷堆在我国的发展综述[J]. 符晓铭,王捷. 现代电力. 2006(05)
本文编号：3417721
【文章来源】：热力发电. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
高温高压浸泡腐蚀实验装置示意Fig.1Schematicdiagramofthehightemperatureandhighpressurecorrosiontestequipment
第9期张贵泉等高温高压水化学环境T22材质均匀腐蚀行为研究95http://www.rlfd.com.cn由图2可见，T22试片表面生成了明显的灰黑色氧化膜，致密均匀。图3为T22试片均匀腐蚀速率随水质pH值变化曲线。由图3可见：当溶液pH值由9.2升至9.4时，T22试片均匀腐蚀速率有所降低；继续升高溶液pH值至9.8的过程中，T22试片均匀腐蚀速率未发生明显变化。这主要是因为：较高的pH值可促使金属表面更迅速地形成保护性氧化膜；其次，当溶液中pH值高到一定值时，吸附在金属表面的OH-会抑制其他物质与金属反应[9]。图3T22试片均匀腐蚀速率随pH值变化曲线Fig.3ThechangeofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithpHvalue2.2联氨质量浓度的影响联氨质量浓度对水溶液溶解氧和T22试片均匀腐蚀的影响实验，其条件为温度336℃，压力13.9MPa，pH值9.4，反应时间48h。图4为溶解氧质量浓度和T22试片均匀腐蚀速率随联氨质量浓度的变化关系曲线。图4T22试片均匀腐蚀速率随联氨质量浓度变化曲线Fig.4ThechangeofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithhydrazinemassconcentration由图4可见：溶液中加入30μg/L联氨后，溶解氧质量浓度由10μg/L迅速降至2μg/L；继续提高联氨质量浓度后，溶液保持还原性工况，但是溶解氧质量浓度无明显变化；随着联氨的加入和联氨质量浓度的升高，T22试片均匀腐蚀速率呈线性增长。可见，在高温高压水环境条件下，溶解氧的存在能够降低T22试片均匀腐蚀速率，过高的联氨质量浓度不利于抑制T22材质的均匀腐蚀。联氨的加入导致水溶液处?
96热力发电2020年http://www.rlfd.com.cn336℃，压力13.9MPa，pH值9.4，联氨质量浓度50μg/L。图6为T22试片均匀腐蚀速率随反应时间变化曲线。图6T22试片均匀腐蚀速率随反应时间变化曲线Fig.6TheofT22specimen’sgeneralcorrosionratewithreactiontime由图6可见：反应初期T22试片的均匀腐蚀速率为0.1221g/(m2·h)；随着反应时间的延长，T22试片的均匀腐蚀速率先快速减小，之后减小趋势逐渐变缓并趋于稳定；反应768h后，T22试片的均匀腐蚀速率降至0.0160g/(m2·h)。可见，随着腐蚀时间的延长，试片表面形成了具有保护作用的氧化膜，可阻止基体金属进一步氧化，使得均匀腐蚀速率急剧降低。2.5SEM和EDS表征结果图7为不同反应时间后T22试片表面SEM表征结果。由图7可见：反应48h后，T22试片表面生成晶粒尺寸小于1μm的多面晶体，晶粒间结合较松散，存在大量晶间缝隙；反应192h后，晶粒尺寸增长至1~2μm，晶粒间结合程度显著增加；反应384h后，晶粒尺寸继续增加，最大可达到3μm，局部区域发生团聚现象，使得氧化膜更为致密，这可能是导致T22材质均匀腐蚀速率随反应时间的延长逐渐减小的主要原因。a)反应48h后b)反应192h后c)反应384h后图7不同反应时间后T22试片表面SEM照片Fig.7TheSEMimagesofT22specimenafterdifferentreactiontimes文献[13-14]认为，高温高压水环境中，合金中Fe离子按照溶解-沉淀机理从基体或氧化膜内表面扩散到外表面，重新沉积形成大粒径金属氧化物，致密的大粒径氧化膜进而抑制金属元素的溶解和扩散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽发生器Incoloy825换热管泄漏原因分析[J]. 李金梅,齐文宽,蒋春宏,史伟,杨莉. 石油化工腐蚀与防护. 2019(04)
[2]核电厂传热管破裂后防止蒸汽发生器满溢的研究[J]. 崔军,鲍杰,时维立. 核安全. 2019(04)
[3]失去核岛B列48V直流电源叠加蒸汽发生器传热管小泄漏事故分析[J]. 李洋龙. 核科学与工程. 2019(04)
[4]SA-210C和15CrMoG在给水加氧处理工况下的氧化特性研究[J]. 查方林,刘凯,杨漫兮,袁新民,王凌. 表面技术. 2018(11)
[5]压水堆核电厂二回路放射性污染控制要求研究[J]. 刘杰,唐邵华,吕炜枫. 核动力工程. 2017(02)
[6]AP1000多根蒸汽发生器传热管破裂分析[J]. 叶杰,蔡伟,陈文虎. 原子能科学技术. 2015(06)
[7]Inconel690在ETA/NH3水化学环境中的均匀腐蚀行为研究[J]. 张平柱,陈童,严峰鹤,王辉. 原子能科学技术. 2015(03)
[8]Incoloy800H传热管抗晶间腐蚀性能研究[J]. 李巨峰,韩建成,吴志军,王毅,石长仁,张雁鹏,于化合. 核动力工程. 2012(04)
[9]AVT水工况条件下水冷壁管形成氧化膜的特性研究[J]. 张辉,朱志平,荆玲玲,熊书华. 热能动力工程. 2011(06)
[10]高温气冷堆在我国的发展综述[J]. 符晓铭,王捷. 现代电力. 2006(05)
本文编号：3417721
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