水化学条件对密封面材料的局部腐蚀性能影响
发布时间：2021-10-29 07:56
本文以反应堆压力容器密封面堆焊材料Inconel 152和Ni327为研究对象,E308L为对比材料,开展了三种材料在标准规范水质、模拟工况水质和偏离水质条件下的点腐蚀和缝隙腐蚀试验。试验结果表明,镍基合金堆焊材料Ni327和Inconel 152在标准规范水质和模拟工况条件以及偏离水质1和偏离水质2的试验条件下,都比不锈钢E308L具有良好的耐点腐蚀和缝隙腐蚀的能力,特别是Inconel 152的耐局部腐蚀性能更优于Ni327;在高温含氧水中,氯离子浓度对镍基合金点腐蚀和缝隙腐蚀性能的影响程度较之氧含量更大;氧元素对材料的缝隙腐蚀性能的影响要远远超过点腐蚀性能,同时,这项研究结果可为后续核动力装置密封面的改进和设计选材提供强有力的技术支持。
【文章来源】：中国设备工程. 2020,(14)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
堆焊材料在FeCl3溶液中的腐蚀速率
试验材料在模拟工况条件和两种偏离水质条件下的腐蚀速率结果见图2、3。由每个试验周期的腐蚀速率曲线上可以看出，三种高温腐蚀环境下，Inconel 152的耐点腐蚀和缝隙腐蚀的能力比Ni327好，而E308L不锈钢的耐此种局部腐蚀性能低于镍基合金。从腐蚀产物角度来分析，在高温高压条件下，Inconel 152、Ni327镍基合金材料表面形成条状或针状的腐蚀产物，如图4所示；对腐蚀产物进行了XRD衍射分析，见图5。分析结果表明：镍基合金在高温含Cl-条件下腐蚀产物主要是(Fe,Ni,Cr)3O4和NiO，形成致密的氧化膜，阻止腐蚀介质的渗透，发挥保护基体的作用。从化学成分来看，镍基合金比不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，作为钝化膜的基本组成元素，Ni、Cr、Mo等合金元素对镍基合金的耐蚀性具有重要的影响。Inconel 152、Ni327中添加的Cr是构成钝化膜的主要合金元素，随着Cr含量的增加，钝化膜的稳定性将增加，加入Cr可形成Cr2O3层，它有低的阳离子空位，所以能阻止金属元素向外扩散和O,N2,S及其他有害元素向内扩散，能降低材料的局部腐蚀倾向。另外，在含有Cl-的环境中，由于Cl-特性吸附的化学侵蚀导致钝化膜不断破坏，Mo能不断地起到快速修补作用，保持相对稳定的钝化膜，从而阻止点蚀的形成及浸延，因此，把Mo添加到Cr-Ni合金中，可以进一步降低点腐蚀和缝隙腐蚀倾向。镍基合金中如果不含Mo,Cr含量再高，也很难获得满意的抗局部腐蚀性能，同样也只有在含Cr钢中Mo才能发挥作用。在偏离水质1和偏离水质2的试验结果对比发现，在除氧情况、Cl-浓度为500μg/g水质条件下，Inconel 152、Ni327和E308L三种材料点腐蚀和缝隙腐蚀的腐蚀速率数量级为10-2g/m2·h，而水质条件变为不除氧情况、Cl-浓度由500μg/g变为100μg/g时，三种材料点腐蚀和缝隙腐蚀的腐蚀速率的数量级也降至10-3 g/m2·h，腐蚀速率降低了一个数量级，这说明相对于氧含量而言，氯离子浓度是影响材料点腐蚀和缝隙腐蚀性能的关键因素，随着氯离子浓度的增加，材料的腐蚀程度增加。
另外，由标准规范水质和模拟工况条件以及偏离水质1（除氧、500μg/g Cl-）的试验得到一个共同结果，即材料点腐蚀现象明显于缝隙腐蚀，点腐蚀的腐蚀速率要高于缝隙腐蚀的腐蚀速率，而在偏离水质2条件下（不除氧、100μg/g Cl-），材料缝隙腐蚀的腐蚀速率要高于点腐蚀的腐蚀速率，这说明溶液中氧对缝隙腐蚀的影响要远远超过点腐蚀性能。图4 腐蚀后堆焊材料的表面形貌图
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电高温高压水中不锈钢和镍基合金的腐蚀机制[J]. 韩恩厚,王俭秋,吴欣强,柯伟. 金属学报. 2010(11)
[2]耐蚀合金材料点蚀及高温高压腐蚀性能研究[J]. 赵雪会,白真权,尹成先,魏斌,田伟. 西安工业大学学报. 2010(04)
[3]镍基耐蚀合金焊接工艺[J]. 于世行,郝丁华. 石油化工应用. 2008(03)
[4]核电站反应堆压力容器法兰密封面腐蚀机理的分析[J]. 陆传根,林兴华. 压力容器. 2004(05)
本文编号：3464275
【文章来源】：中国设备工程. 2020,(14)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
堆焊材料在FeCl3溶液中的腐蚀速率
试验材料在模拟工况条件和两种偏离水质条件下的腐蚀速率结果见图2、3。由每个试验周期的腐蚀速率曲线上可以看出，三种高温腐蚀环境下，Inconel 152的耐点腐蚀和缝隙腐蚀的能力比Ni327好，而E308L不锈钢的耐此种局部腐蚀性能低于镍基合金。从腐蚀产物角度来分析，在高温高压条件下，Inconel 152、Ni327镍基合金材料表面形成条状或针状的腐蚀产物，如图4所示；对腐蚀产物进行了XRD衍射分析，见图5。分析结果表明：镍基合金在高温含Cl-条件下腐蚀产物主要是(Fe,Ni,Cr)3O4和NiO，形成致密的氧化膜，阻止腐蚀介质的渗透，发挥保护基体的作用。从化学成分来看，镍基合金比不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，作为钝化膜的基本组成元素，Ni、Cr、Mo等合金元素对镍基合金的耐蚀性具有重要的影响。Inconel 152、Ni327中添加的Cr是构成钝化膜的主要合金元素，随着Cr含量的增加，钝化膜的稳定性将增加，加入Cr可形成Cr2O3层，它有低的阳离子空位，所以能阻止金属元素向外扩散和O,N2,S及其他有害元素向内扩散，能降低材料的局部腐蚀倾向。另外，在含有Cl-的环境中，由于Cl-特性吸附的化学侵蚀导致钝化膜不断破坏，Mo能不断地起到快速修补作用，保持相对稳定的钝化膜，从而阻止点蚀的形成及浸延，因此，把Mo添加到Cr-Ni合金中，可以进一步降低点腐蚀和缝隙腐蚀倾向。镍基合金中如果不含Mo,Cr含量再高，也很难获得满意的抗局部腐蚀性能，同样也只有在含Cr钢中Mo才能发挥作用。在偏离水质1和偏离水质2的试验结果对比发现，在除氧情况、Cl-浓度为500μg/g水质条件下，Inconel 152、Ni327和E308L三种材料点腐蚀和缝隙腐蚀的腐蚀速率数量级为10-2g/m2·h，而水质条件变为不除氧情况、Cl-浓度由500μg/g变为100μg/g时，三种材料点腐蚀和缝隙腐蚀的腐蚀速率的数量级也降至10-3 g/m2·h，腐蚀速率降低了一个数量级，这说明相对于氧含量而言，氯离子浓度是影响材料点腐蚀和缝隙腐蚀性能的关键因素，随着氯离子浓度的增加，材料的腐蚀程度增加。
另外，由标准规范水质和模拟工况条件以及偏离水质1（除氧、500μg/g Cl-）的试验得到一个共同结果，即材料点腐蚀现象明显于缝隙腐蚀，点腐蚀的腐蚀速率要高于缝隙腐蚀的腐蚀速率，而在偏离水质2条件下（不除氧、100μg/g Cl-），材料缝隙腐蚀的腐蚀速率要高于点腐蚀的腐蚀速率，这说明溶液中氧对缝隙腐蚀的影响要远远超过点腐蚀性能。图4 腐蚀后堆焊材料的表面形貌图
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电高温高压水中不锈钢和镍基合金的腐蚀机制[J]. 韩恩厚,王俭秋,吴欣强,柯伟. 金属学报. 2010(11)
[2]耐蚀合金材料点蚀及高温高压腐蚀性能研究[J]. 赵雪会,白真权,尹成先,魏斌,田伟. 西安工业大学学报. 2010(04)
[3]镍基耐蚀合金焊接工艺[J]. 于世行,郝丁华. 石油化工应用. 2008(03)
[4]核电站反应堆压力容器法兰密封面腐蚀机理的分析[J]. 陆传根,林兴华. 压力容器. 2004(05)
本文编号：3464275
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