310S不锈钢在超临界二氧化碳中的腐蚀行为研究

发布时间：2021-01-09 04:49

　　研究了310S奥氏体不锈钢在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳（s CO2）环境中的腐蚀行为。在高压回路中进行了不同时长的均匀腐蚀实验,分析了试样表面氧化膜的形貌、成分及结构。实验结果表明,310S不锈钢具有优越的抗腐蚀性能,其1000 h的腐蚀增重量为12.2 mg/dm2,腐蚀增重量随时间的变化近似服从抛物线生长规律。表面氧化膜主要成分为Cr2O3,结构致密,具有保护性。在氧化膜与基体交界面未发现明显的渗碳层,但有Si和Al元素的显著偏析,其中Si元素富集在氧化膜与基体交界处,Al元素富集在界面附近基体贫Cr区域的晶界处。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(S1)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

s CO2实验装置示意图

根据文献[4]中的研究结果，k越大，材料抗腐蚀性能越差。310S不锈钢在500 h时腐蚀增重已达到10.3 mg/dm2，占1000 h总增重量的84.4%，说明500 h时310S不锈钢表面已形成了致密的保护性氧化膜，抑制了材料中金属原子向外扩散，同时也阻挡了腐蚀介质向基体内部的迁移。2.2 表面氧化膜形貌分析

采用SEM观察不同取样时间的表面氧化膜形貌，结果如图3所示。腐蚀100 h后的试样表面已生成了细密的氧化物，其形状为针状或颗粒状。随着腐蚀时间的增长，颗粒状氧化物尺寸增大。在腐蚀初期，材料表面生成的氧化膜尺寸较小，存在更多的晶界，未能减弱基体与腐蚀介质的相互扩散，腐蚀增重率较大。当实验进行到300h到500 h间，腐蚀增重速率减缓，表面氧化物尺寸增大，结构更为致密。500 h后腐蚀增重趋于稳定，且腐蚀1000 h的试样表面未发现氧化膜剥落。不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与试样的腐蚀增重曲线结果吻合度较好。对310S不锈钢表面生成的氧化物进行XRD分析，结果如图4所示。奥氏体相的特征峰强度最高，Cr2O3的特征峰较微弱。

【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界二氧化碳发电系统研究进展[J]. 赵煜,董自春,张羽,赵静.  热能动力工程. 2019(01)
[2]超临界CO2在电力行业的应用及现状[J]. 曹蕾,孙登科,李维成,陈阳,周松锐.  洁净煤技术. 2018(03)
[3]超临界二氧化碳布雷顿循环系统中材料的腐蚀行为[J]. 鲁金涛,赵新宝,袁勇,谷月峰.  中国电机工程学报. 2016(03)
[4]超临界二氧化碳在核反应堆系统中的应用[J]. 黄彦平,王俊峰.  核动力工程. 2012(03)

博士论文
[1]SCWR候选包壳材料310S不锈钢应用性能研究[D]. 熊茹.哈尔滨工程大学 2014



本文编号：2966005