聚变堆用铜铬锆合金的高温高压水腐蚀行为研究
发布时间：2020-12-09 12:12
聚变堆设计中,偏滤器和第一壁热沉材料铜铬锆合金与高温高压冷却水接触,从而导致铜铬锆合金发生腐蚀。铜铬锆合金在冷却水中发生腐蚀,一方面对聚变堆元件的完整性、性能、使用寿命等产生重要影响;另一方面,产生的腐蚀产物随冷却水迁移,并可能发生沉积、活化,从而成为活化腐蚀产物的一部分。因此,研究铜铬锆合金在聚变堆高温高压冷却水环境下的腐蚀,对聚变堆的运行安全和腐蚀源项分析都具有重要意义。然而,现有文献中,铜铬锆合金的腐蚀实验,尤其是在与反应堆冷却水回路运行状况相似的管路式实验台架中进行的腐蚀实验研究少见报道。本文开展铜铬锆合金在模拟聚变堆运行环境（冷却水温度150℃、溶氧量<10ppb）的腐蚀实验。实验分为两部分,一是利用压水堆堆外实验回路,开展流速为6m/s的动态水腐蚀实验;二是利用高温高压连续水回路,开展流速为0.214×10-6m/s的连续水腐蚀实验。利用SEM+EDS、XRD、AES等仪器对腐蚀样品的表面和截面开展腐蚀产物的显微结构和化学成分分析。比较动态水与连续水腐蚀实验结果,分析铜铬锆合金在冷却水中的腐蚀过程,讨论水流速度对铜铬锆合金腐蚀的影响。研究结果表明:（1）在动态水中,铜...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１喷射式高速动态水腐蚀实验台架［ｓｉ??
?固定支架＞??１?［＼旋转轮盘饥件１??图１－２旋转挂片式冲刷腐蚀实验仪［１｜］??Ｓ．Ｗｉｋｍａｎ等通过两个同时运行的冲刷腐蚀试验装置（实验装置如图１－１所??示）进行了铜铬锆合金在模拟聚变堆环境下的腐蚀实验，分别研宄了冷却水??１１０、１５０、２５０°Ｃ三个温度下，７．５、１０、１５ｍ／ｓ三个流速下，还原、氧化、电位??以一定频率改变情况下铜铬锆合金的腐蚀行为。用腐蚀后样品的微观、宏观形??貌变化和材料失重来衡量铜铬锆合金的腐蚀性能。实验结果表明：三种氧化性??冷却水，变电位冷却水中铜铬锆合金腐蚀速率最大，电位一定，冷却水氧化性??强的，金属腐蚀速率越大；提高冷却水温度可以显著提高铜铬锆合金腐蚀速率；??铜铬锆合金低腐蚀速率区，流速对腐蚀影响较小，高腐蚀速率Ｅ，提高冷却水??流速能明显的促进腐蚀｜８１。??１．２．２铜铬锆合金及其他铜合金在常温水中的腐蚀??长期以来，金属铜及其合金以其良好的导电导热性、抗腐蚀性，广泛应用??于海洋船舶、电机线圈、内燃机设备中，因而己有对铜合金腐蚀性能研究多集??中于铜合金在海水或污水、常温冷却水、内燃机燃料环境下的研究。??Ｙ．ＦＥＮＧ
ＲｏｂｅｒｔＥ．Ｍｅｌｃｈｅｒｓ研宄了?９０Ｃｕｌ０Ｎｉ合金在被污染过的海水中的腐蚀，选??取多个海域进行实验研究，得到了铜合金腐蚀失重随腐蚀腐蚀时间的长时间变??化规律，得到了由两个峰值构成的曲线图，如图１－３所示。该腐蚀曲线图中，??前期为吸氧腐蚀控制，后期为微生物腐蚀控制，从图中还可得出：吸氧腐蚀的??腐蚀失重随腐蚀时间符合幂函数变化规律。??▲?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?．??Ｃ?？?Ｐｈａｓｅ?４?－??？?—?＂?ｙｒ?Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ??Ｐｈａｓｅ?０?－?Ｋｉｎｅｔｉｃ?ｘ?￣?—?￣?＃—?Ｐｈａｓｅ?ｂ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?；?Ｂａｃｔｅｒｉａｌ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ??ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?＆?＾?－ｆ?Ｉ?Ｐｈａｓｅ?２?－?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ??Ｐｔｅｓｅｌ－Ｃｃｎｃｅｎｔｒａｆｃｎ?／?，?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ??－ｃｏｒｔｒｏｌｌｅｄｏｘｉｄａｆｃｎ?ｆ?＾?１?■??ｒ?７１?＾??／Ｔｑ?ｉａ，?Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?Ｐｅｒｉｏｄ??图１－３海水环境铜合金腐蚀失重随样品浸泡时间的长时间变化规律Ｍｌ??针对铜合金作为电机空芯导线材料，国网湖北电力公司张明等，研宄了空??芯铜导线在内水冷环境下的腐蚀，并结合铜－水系统的电位ｐＨ图对结果进行分??析，进一步讨论了?ｐＨ和溶氧量对腐蚀的影响。得到了?１２０ｐｐｂ内溶氧量和腐蚀??速率的变化关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶氧量对水冷空心铜线腐蚀的影响[J]. 张静芝. 电机技术. 2017(03)
[2]水内冷发电机空芯铜导线腐蚀及预防方面的研究[J]. 杨军,王显利. 电站系统工程. 2016(04)
[3]300MVar双水内冷大型调相机铜导线腐蚀机理及影响因素分析[J]. 张明,詹约章,余建飞. 湖北电力. 2016(05)
[4]T2紫铜在旋转电磁场处理的3.5%氯化钠溶液中的腐蚀行为（英文）[J]. 张鹏,朱强,苏倩,郭斌,程树康. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[5]旋转挂片法研究PBTCA在不同钢质下的防垢缓蚀性能[J]. 刘田,赵晓非,张晓阳. 化学工程师. 2015(05)
[6]核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水中的腐蚀行为研究[J]. 郦晓慧,王俭秋,韩恩厚,柯伟. 金属学报. 2012(08)
[7]高性能铜铬锆合金的特点及应用[J]. 王庆娟,王静怡,杜忠泽,王快社. 材料导报. 2012(09)
[8]近壁处流体力学参数对流动腐蚀的影响[J]. 雍兴跃,张雅琴,李栋梁,吉静,屈一新,王际东. 腐蚀科学与防护技术. 2011(03)
[9]碳钢在单相流中流动加速腐蚀的数值模拟[J]. 刘忠,刘春波,郑玉贵. 核动力工程. 2009(05)
[10]国际热核实验堆第一壁材料CuCrZr合金及其与不锈钢焊接接头的力学性能[J]. 刘丹华,谌继明,吴继红,闫得胜. 机械工程材料. 2009(03)
硕士论文
[1]动态模拟装置上流体对Q235碳钢腐蚀性行为研究[D]. 王春放.沈阳工业大学 2016
[2]电站汽水系统流动加速腐蚀机理及对策研究[D]. 张国军.华北电力大学 2014
[3]碱化剂对核电厂二回路管道材料流动加速腐蚀的影响研究[D]. 潘向烽.上海交通大学 2014
[4]HAl77-2黄铜管在模拟流动海水中的腐蚀行为[D]. 叶成龙.天津大学 2007
本文编号：2906844
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１喷射式高速动态水腐蚀实验台架［ｓｉ??
?固定支架＞??１?［＼旋转轮盘饥件１??图１－２旋转挂片式冲刷腐蚀实验仪［１｜］??Ｓ．Ｗｉｋｍａｎ等通过两个同时运行的冲刷腐蚀试验装置（实验装置如图１－１所??示）进行了铜铬锆合金在模拟聚变堆环境下的腐蚀实验，分别研宄了冷却水??１１０、１５０、２５０°Ｃ三个温度下，７．５、１０、１５ｍ／ｓ三个流速下，还原、氧化、电位??以一定频率改变情况下铜铬锆合金的腐蚀行为。用腐蚀后样品的微观、宏观形??貌变化和材料失重来衡量铜铬锆合金的腐蚀性能。实验结果表明：三种氧化性??冷却水，变电位冷却水中铜铬锆合金腐蚀速率最大，电位一定，冷却水氧化性??强的，金属腐蚀速率越大；提高冷却水温度可以显著提高铜铬锆合金腐蚀速率；??铜铬锆合金低腐蚀速率区，流速对腐蚀影响较小，高腐蚀速率Ｅ，提高冷却水??流速能明显的促进腐蚀｜８１。??１．２．２铜铬锆合金及其他铜合金在常温水中的腐蚀??长期以来，金属铜及其合金以其良好的导电导热性、抗腐蚀性，广泛应用??于海洋船舶、电机线圈、内燃机设备中，因而己有对铜合金腐蚀性能研究多集??中于铜合金在海水或污水、常温冷却水、内燃机燃料环境下的研究。??Ｙ．ＦＥＮＧ
ＲｏｂｅｒｔＥ．Ｍｅｌｃｈｅｒｓ研宄了?９０Ｃｕｌ０Ｎｉ合金在被污染过的海水中的腐蚀，选??取多个海域进行实验研究，得到了铜合金腐蚀失重随腐蚀腐蚀时间的长时间变??化规律，得到了由两个峰值构成的曲线图，如图１－３所示。该腐蚀曲线图中，??前期为吸氧腐蚀控制，后期为微生物腐蚀控制，从图中还可得出：吸氧腐蚀的??腐蚀失重随腐蚀时间符合幂函数变化规律。??▲?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?．??Ｃ?？?Ｐｈａｓｅ?４?－??？?—?＂?ｙｒ?Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ??Ｐｈａｓｅ?０?－?Ｋｉｎｅｔｉｃ?ｘ?￣?—?￣?＃—?Ｐｈａｓｅ?ｂ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?；?Ｂａｃｔｅｒｉａｌ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ??ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?＆?＾?－ｆ?Ｉ?Ｐｈａｓｅ?２?－?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ??Ｐｔｅｓｅｌ－Ｃｃｎｃｅｎｔｒａｆｃｎ?／?，?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ??－ｃｏｒｔｒｏｌｌｅｄｏｘｉｄａｆｃｎ?ｆ?＾?１?■??ｒ?７１?＾??／Ｔｑ?ｉａ，?Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?Ｐｅｒｉｏｄ??图１－３海水环境铜合金腐蚀失重随样品浸泡时间的长时间变化规律Ｍｌ??针对铜合金作为电机空芯导线材料，国网湖北电力公司张明等，研宄了空??芯铜导线在内水冷环境下的腐蚀，并结合铜－水系统的电位ｐＨ图对结果进行分??析，进一步讨论了?ｐＨ和溶氧量对腐蚀的影响。得到了?１２０ｐｐｂ内溶氧量和腐蚀??速率的变化关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶氧量对水冷空心铜线腐蚀的影响[J]. 张静芝. 电机技术. 2017(03)
[2]水内冷发电机空芯铜导线腐蚀及预防方面的研究[J]. 杨军,王显利. 电站系统工程. 2016(04)
[3]300MVar双水内冷大型调相机铜导线腐蚀机理及影响因素分析[J]. 张明,詹约章,余建飞. 湖北电力. 2016(05)
[4]T2紫铜在旋转电磁场处理的3.5%氯化钠溶液中的腐蚀行为（英文）[J]. 张鹏,朱强,苏倩,郭斌,程树康. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[5]旋转挂片法研究PBTCA在不同钢质下的防垢缓蚀性能[J]. 刘田,赵晓非,张晓阳. 化学工程师. 2015(05)
[6]核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水中的腐蚀行为研究[J]. 郦晓慧,王俭秋,韩恩厚,柯伟. 金属学报. 2012(08)
[7]高性能铜铬锆合金的特点及应用[J]. 王庆娟,王静怡,杜忠泽,王快社. 材料导报. 2012(09)
[8]近壁处流体力学参数对流动腐蚀的影响[J]. 雍兴跃,张雅琴,李栋梁,吉静,屈一新,王际东. 腐蚀科学与防护技术. 2011(03)
[9]碳钢在单相流中流动加速腐蚀的数值模拟[J]. 刘忠,刘春波,郑玉贵. 核动力工程. 2009(05)
[10]国际热核实验堆第一壁材料CuCrZr合金及其与不锈钢焊接接头的力学性能[J]. 刘丹华,谌继明,吴继红,闫得胜. 机械工程材料. 2009(03)
硕士论文
[1]动态模拟装置上流体对Q235碳钢腐蚀性行为研究[D]. 王春放.沈阳工业大学 2016
[2]电站汽水系统流动加速腐蚀机理及对策研究[D]. 张国军.华北电力大学 2014
[3]碱化剂对核电厂二回路管道材料流动加速腐蚀的影响研究[D]. 潘向烽.上海交通大学 2014
[4]HAl77-2黄铜管在模拟流动海水中的腐蚀行为[D]. 叶成龙.天津大学 2007
本文编号：2906844
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