沿海核电站重要结构材料在常温环境中的电化学腐蚀行为

发布时间：2017-04-02 04:04

  本文关键词：沿海核电站重要结构材料在常温环境中的电化学腐蚀行为，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：核电站的安全运行意义重大,核电站建造和运行过程中结构材料出现的腐蚀问题都可能严重影响核电站的安全运行。本工作主要研究沿海的压水堆(pressurized water reactor,PWR)核电站六种典型结构材料在相关的常温环境中的腐蚀电化学行为,包括极化曲线的测定,以及对点蚀和电偶腐蚀的电化学研究。这六种材料分别为主要用于广东核电集团PWR的低合金钢16MND5、不锈钢焊缝金属308L和不锈钢母材Z2CND18-12N、主要用于我国其它PWR的低合金钢A508Ⅲ、镍基焊缝金属52M、不锈钢316L。模拟溶液采用①针对停堆大修等工况的常温模拟PWR一回路水；；②模拟有氯离子污染的PWR一回路水：针对停堆时回路敞开,厂房有少许海洋气氛影响导致水中有微量氯离子污染的环境③模拟建造等阶段可能遇到的海水、海滨潮湿气氛的3.5%NaCl溶液。主要工作和结果如下：(1)研究了低合金钢16MND5、不锈钢焊缝金属308L和不锈钢母材Z2CND18-12N分别在三种模拟溶液中的极化曲线行为,结果表明：在PWR水溶液中三种材料都具有钝化倾向,自腐蚀电流密度最小,腐蚀敏感性最小。在PWR水溶液中加入10 mg/L(ppm)的少许氯离子后,两种不锈钢Z2CND18-12N与308L的腐蚀行为变化不大,但低合金钢16MND5的腐蚀速率显著增大；且有较高溶解氧时,氧的去极化作用使得16MND5在三种模拟溶液中的自腐蚀电流密度增大,自腐蚀速率增大；在3.5%NaCl溶液中,三种材料腐蚀敏感性最大,仅不锈钢还显示出钝化特性,其中Z2CND18-12N钝化区比308L宽,钝化膜具有较好的保护性和稳定性。(2)研究了低合金A508Ⅲ、镍基焊缝金属52M、不锈钢316L在三种模拟溶液中的极化曲线行为,结果表明：三种材料A508Ⅲ、52M和316L在PWR水溶液中腐蚀敏感性最小。不锈钢316L在3.5%NaCl溶液中,钝化区不稳定。可见氯离子浓度越大,对不锈钢316L钝化膜的侵蚀性越大。对于52M,其钝化膜在3.5%NaCl中稳定性较好,在PWR以及PWR+10ppmCl-溶液中的极化曲线相似,腐蚀敏感性差异较小。(3)按国家标准测定了16MND5、308L、Z2CND18-12N阳极极化曲线得到点蚀电位,研究了试样表面状态和焊缝组织位向的影响。结果表明：Z2CND18-12N的自腐蚀电位和点蚀电位较高,点蚀电位达到了400mV(SCE)以上；测试面与焊缝组织生长方向分别垂直和平行的308L抗点蚀的性能无显著差别；表面状态对点蚀电位的影响不显著。16MND5的阳极极化曲线呈现持续的活性溶解状态,电流密度持续增大,直到极化控制方式发生转变,阳极极化曲线斜率增大。(4)研究了偶对16MND5/308L、16MND5/Z2CND18-12N、308L/Z2CND18-12N、A508Ⅲ/52M和A508Ⅲ/316L和52M/316L在三种模拟溶液中的电偶腐蚀。结果表明：①在PWR溶液中,六种偶对电位差均很小,电偶电流微弱,无电偶腐蚀的倾向。②存在微量氯离子的PWR+10ppmCl溶液中,电位差较大的偶对16MND5/308L、 16MND5/Z2CND18-12N、A508Ⅲ/52M和A508Ⅲ/316L的电偶电流密度较大,电偶腐蚀倾向显著。而且,在实验周期内,每种偶对的电偶电流密度随偶接浸泡时间的变化规律差异较大。③在3.5%NaCl溶液中电位差较大的四种偶对16MND5/308L 16MND5/Z2CND18-12N、A508Ⅲ/52M和A508Ⅲ/316L的电偶电流密度最大,电偶腐蚀最严重。④对于同溶液中自腐蚀电位差小的两个偶对308L/Z2CND18-12N口52M/316L在三种溶液中电偶电流微弱(接近零),无电偶腐蚀发生。⑤对于电偶腐蚀严重的体系,两种低合金钢16MND5和A508Ⅲ作为阳极加速腐蚀,被均匀减薄,呈全面腐蚀状态,而作为阴极的不锈钢308L、316L、Z2CND18-12N以及镍基合金52M腐蚀不显著。
【关键词】：核电站 结构材料 海洋环境 腐蚀 电化学
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623;TG172
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-28
• 1.1 前言14-15
• 1.2 核电站重要结构材料的腐蚀问题15-26
• 1.2.1 应力腐蚀破裂及其测试方法17-20
• 1.2.1.1 应力腐蚀破裂17-19
• 1.2.1.2 应力腐蚀破裂的测试方法及检测技术的应用19-20
• 1.2.2 点蚀及其测试方法20-22
• 1.2.3 电偶腐蚀及其测试方法22-26
• 1.2.3.1 电偶腐蚀及其影响因素22-25
• 1.2.3.2 电偶腐蚀的测试方法25-26
• 1.3 本课题研究目的和意义26-28
• 第二章 实验材料及实验方法28-33
• 2.1 实验材料28-31
• 2.2 实验方法31-33
• 第三章 典型材料电化学行为及其腐蚀速率的研究33-47
• 3.1 实验方法33-35
• 3.2 结果及讨论35-45
• 3.2.1 16MND5、308L、Z2CND18-12N在通氮除氧溶液中的极化曲线及腐蚀速率36-38
• 3.2.2 16MND5、308L、Z2CND18-12N在空气饱和溶液中的极化曲线及腐蚀速率38-41
• 3.2.3 A508Ⅲ、52M、316L在通氮除氧溶液中的极化曲线及腐蚀速率41-43
• 3.2.4 A508Ⅲ、52M、316L在空气饱和溶液中的极化曲线及腐蚀速率43-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 典型材料（16MND5、308L、Z2CND18-12N）点蚀性能研究47-51
• 4.1 标准测定点蚀电位方法47
• 4.2 实验结果及讨论47-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 两种焊接件材料电偶腐蚀的研究51-68
• 5.1 电偶腐蚀研究方法51-52
• 5.2 结果与讨论52-66
• 5.2.1 焊接件 16MND5/308L/309L/Z2CND18-12N主要材料在相关环境中电偶腐蚀研究结果52-59
• 5.2.1.1 电偶电流以及电偶电位测量结果52-56
• 5.2.1.2 失重法测定电偶腐蚀效应系数56-57
• 5.2.1.3 .三种偶对腐蚀形貌观察57-59
• 5.2.2 焊接件A508Ⅲ/52M/316L主要材料在相关环境中电偶腐蚀研究结果59-66
• 5.2.2.1 电偶电流以及电偶电位测量结果59-63
• 5.2.2.2 失重法测定电偶腐蚀效应系数63
• 5.2.2.3 三种偶对腐蚀形貌观察63-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第六章 全文总结及展望68-70
• 6.1 全文总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 发表论文情况75

【参考文献】

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  本文关键词：沿海核电站重要结构材料在常温环境中的电化学腐蚀行为，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：281822