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如何采用腐蝕失重法評定310S不銹鋼在超臨界水環境中均勻腐蝕性能

來源:至德鋼業 日期:2019-11-10 11:00:11 人氣:138

  由于310S不銹鋼在試驗介質中可形成氧化膜,有效地將金屬與介質隔離,因而具有良好的耐蝕性。但在形成穩定的鈍化膜之前,金屬與介質中的氧始終在進行交換反應,直至達到動態平衡,一部分腐蝕產物在金屬表面形成保護性的膜,一部分腐蝕產物溶解到電解質中。因此,要測量不銹鋼的均勻腐蝕速率,采用失重法更合理,即采用脫膜法和氧化膜分析,獲得參與與氧反應的金屬的量,并進而計算金屬的腐蝕速率。在此基礎上,獲得金屬腐蝕總損失量~試驗時間的曲線,曲線上趨勢穩定段的斜率即為腐蝕速率。 


  310S不銹鋼在290℃亞臨界水中經不同時間的腐蝕失重曲線,試樣腐蝕失重均符合對數規律,可以由以下方程表示。由上述結果可知,奧氏體不銹鋼耐腐蝕性能隨材料中鈍化元素Cr、Ni含量的增加而提高,普通18-8型奧氏體不銹鋼(347、316等)在超臨界水中的耐腐蝕性能要應用于SCWR燃料包殼仍有所不足,高級奧氏體不銹鋼(例如310S不銹鋼及其改進型)具有較好的抗腐蝕性能。


    采用減重法衡量310S不銹鋼的腐蝕速率時,可發現,超臨界水中的腐蝕速率依次大于亞臨界水中的腐蝕速率和擬臨界水中的腐蝕速率,其中,550℃和650℃超臨界水中的腐蝕速率相當。在4種溫度條件下,550℃和650℃超臨界水中的腐蝕速率最大,3000h時接近22mg/dm2,根據轉換關系100mg/dm2=1.43μm,可獲得3000h的腐蝕深度約為0.31μm,由于實驗操作等原因,稍低于后文中微觀分析中的厚度(1μm左右),根據燃料換料周期(12月-18月),以此計算最長壽期(36月-54月)內的腐蝕深度不足13μm。 SCR1000的方案由中國核動力研究設計院完成設計,燃料包殼設計壁厚約為0.60 mm左右,按照10%的腐蝕余量計算,燃料包殼在壽期內可允許腐蝕約為60μm,由此可知,無論以腐蝕速率分析還是膜厚微觀分析的角度,310S不銹鋼的抗腐蝕性能滿足燃料包殼材料的設計要求。


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本文標簽:310S不銹鋼 

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