基于氧化腐蚀行为的铅铋堆燃料组件多物理耦合特性研究

氧是铅铋堆中最具应用潜力的非金属缓蚀剂,在冷却剂中添加一定浓度的氧,可在结构材料表面生成保护性氧化膜,可以极大程度上缓解液态铅铋对结构材料的腐蚀。在铅铋堆中,氧化层的生长-去除行为受温度、氧浓度、冷却剂流速、时间等多种因素影响,同时氧化层的生长也改变了堆芯的热工水力特性和中子物理参数,因此,研究铅铋堆的氧化腐蚀场、热工水力场和中子物理场的耦合作用对铅铋堆应用有重要意义。本文基于MOOSE(面向对象的多物理场仿真环境)平台搭建了核-热-材多物理场耦合框架,开展了铅铋堆在基准工况下的核-热-材耦合分析,并研究了氧浓度和冷却剂入口温度对关键耦合参数时序变化规律和氧化层分布的影响。结果表明,基准工况下氧化腐蚀10 000 h后,燃料组件包壳表面的氧化层平均厚度约为9.86μm,燃料最大温升为13.36 K,k_(eff)下降7 pcm;氧浓度升高可以极有效地抑制磁铁矿溶解,但达到一定浓度后氧浓度的升高对Fe-Cr尖晶石的生长促进作用较小;冷却剂入口温度的升高会导致组件中心处包壳壁面的磁铁矿去除速率增大,并且可以大幅促进Fe-Cr尖晶石的生长。

基于氧化腐蚀特性的铅铋堆单棒核-热-材耦合研究

铅铋堆的氧化腐蚀受温度、氧浓度、时间等多因素影响,同时氧化层的生长也改变了堆芯热工水力和中子物理参数,因此,研究铅铋堆的氧化腐蚀场、热工水力场和中子物理场的耦合作用对铅铋堆应用有重要意义。本工作基于面向对象的多物理场仿真环境(Multiphysics Object-Ori1ented Simulation Environment,MOOSE)搭建了核-热-材多物理场耦合框架,开展了单棒在基准工况下的核-热-材耦合分析,并研究了氧浓度对关键耦合参数的影响。结果表明:基准工况下氧化腐蚀10000 h后氧化层平均厚度约为10μm,燃料最大温升为16 K,k_(inf)下降10^(-4);氧浓度升高可以极有效地抑制磁铁矿溶解,但是对Fe-Cr尖晶石生长的促进作用较小。

燃煤锅炉水冷壁管的沉积物氧化腐蚀特征与力学特性分析

分析燃煤锅炉水冷壁管的沉积物氧化腐蚀特征与力学特性,降低燃煤锅炉水冷壁管发生爆裂的故障概率,保障火力发电厂燃煤锅炉正常运行。选取某电厂3号燃煤锅炉的水冷壁样管作为试验对象,采用电镜、金相等检测仪器检测试验对象的微观形貌,分析燃煤锅炉水冷壁管沉积物氧化腐蚀损伤特征和氧化腐蚀机理,并通过拉力试验机测试试样力学性能。试验结果表明,沉积物主要四氧化三铁、氧化铁、硫化亚铁等硫化物;试样向火侧试样内壁呈带状分布,有少量晶微裂纹,组织中包括Fe和珠光体,背火侧试样内壁呈带状分布,没有裂纹,未出现脱碳情况,组织中包括Fe和珠光体;因珠光体中渗入大量碳体导致氧化反应,从而使试样内壁出现微裂纹的现象。试样背火侧的力学性能较好,其延伸率、拉伸强度、硬度分别为32.9%、469.8 MPa、150 HB。

循环水暖管道氧化腐蚀失效分析及应对策略

循环水暖是广泛应用在寒冷北方地区的重要采暖设备,当高温高压热水突然进入空置半年的暖气片中,经常会出现漏水现象,暖气片因其突然漏水极易造成家庭的经济损失。本文针对暖气片的漏水现象进行了失效分析,并对失效机理进行探讨。首先对失效管道进行了理化检测,包括外观检测、成分检测分析以及组织分析,通过模拟了暖气片内的应力场分布。研究结果表明:暖气片在供暖完成后,留存的水和空气同铁进行反应,产生了氧化铁;应力模拟计算结果显示管道末端的应力水平较高,第一次加压注水会在管道末端形成较高的压力;当半年后再次供暖时的高压水冲击氧化层,造成了氧化层脱落,形成管道穿孔现象。基于研究结果可知,此次暖气片管道失效的主要原因是氧化腐蚀失效部位受到高压水流冲击,并对暖气片管道的生产设计和运营维护提出了合理的建议。

一种用于抗高温氧化腐蚀性能对比研究的设备设计

传统的金属材料抗高温氧化腐蚀性能的对比研究设备只能将两种材料进行对比试验且存在试件加热不够均匀等问题,为解决此方面问题,通过对加热室内部结构进行优化设计,开发了一种新的用于抗高温氧化腐蚀性能研究的对比研究设备。文中重点在设备支撑板上设置多个对比加热室,并在每个加热室设置均匀排布的多个加热环,使待检测的不同材料试件均匀受热,然后利用高温腐蚀检测仪反馈的电磁和超声波信号,实时监测高温氧化试验数据,从而达到了对不同材料抗高温氧化腐蚀性能对比研究的目的。该设备可大幅度提高工作效率,有效降低试验数据误差。这对于实验室环境下的相关基础理论研究和工业技术的应用研究具有一定参考应用价值。

超临界CO_2处理后的金属铀表面氧化腐蚀和电化学腐蚀实验研究

采用重量法和电化学方法分别得到表面经超临界CO2处理后的铀试样在60℃、70%RH条件下的氧化动力学曲线(Δm t)和在50μg gCl-溶液中的阳极极化曲线、自腐蚀电流等抗蚀评价指标。结果表明:经超临界CO2处理后,金属铀表面抗氧化腐蚀性能和抗化学介质腐蚀性能均有一定程度提高。对钝化膜提高金属铀表面抗腐蚀性能的原因进行了探讨。

金属铀的氧化腐蚀及防护

铀的氧化腐蚀和防护研究是核材料研究领域的一个重要组成部分。综述了铀在U+O_2体系、U+H_2O(v)体系和U+H_2O(v)+O_2体系中的氧化行为与防护进展,包括氧化腐蚀机理、腐蚀形态、防护措施、防护机理以及防护的发展方向。

Q235热浸渗铝钢抗高温氧化腐蚀性能研究

Q235钢在经热浸渗铝工艺处理后,在900℃、100 h条件下对其进行不连续氧化试验,研究了热浸渗铝钢的抗高温氧化腐蚀性能。试验研究结果表明,热浸渗铝试样氧化增重量约为原始试样氧化增重量的1/4,氧化速率为原始试样的1/3.6,热浸渗铝钢抗高温氧化腐蚀性能优良;氧化腐蚀后材料由表面的氧化膜、合金层和基体层组成,形成稳态的α-Al_2O_3氧化膜是保证热浸渗铝钢高耐腐蚀性的关键因素。

抗氧化腐蚀高温合金的最新发展和前景展望

系统介绍了抗氧化高温合金的最新研究现状 ,在理论上对其抗氧化机理进行了分析 ,并展望了其发展前景。

铅组件模拟钚组件氧化腐蚀性试验

用铅材料代替钚材料对组件进行了超声无损检测,利用仿真软件对铅组件的腐蚀性进行仿真。对仿真结果分析得出,超声波脉冲反射法对铅部件进行腐蚀缺陷检测和氧化层密度变化检测是可行的。通过分析含铅多层金属和含钚多层金属声学特征的相似性,为进一步研究放射性钚材料的氧化腐蚀性提供理论支持平台。

超临界锅炉末级过热器高温氧化腐蚀爆管分析及措施

介绍田集发电厂600MW超临界机组锅炉抢修后在启动过程中末级过热器发生多次爆管现象,通过对爆管的管样进行检查和试验,得出爆管的主要原因是由于过热器管内的氧化皮剥落,堵塞了末级过热器管而引起的超温爆管,并采取了相应的运行措施。

一种抗高温氧化腐蚀性能研究便捷观察试验设备设计

高温氧化腐蚀因其环境的特殊性给试验过程的观察和研究造成了不便。以便捷观察的密封盖开发为重点,研究开发了一种抗高温氧化腐蚀性能研究便捷观察的试验设备,通过反复分析、研究、论证和结构优化,达到了设计要求。该设备可方便地对试验金属样片进行观察和研究,并通过隔热垫等保护措施,保证操作人员的使用安全。

钒合金抗高温氧化腐蚀研究进展

以V-(4-5)Cr-(4-5)Ti合金为代表的钒合金具有高温性能优异、抗辐照肿胀性能好、中子辐照活化性低等诸多优点,被视为先进核聚变反应堆最有潜力的候选包层结构材料之一.然而,钒合金在较高温度下的氧化腐蚀及吸氧脆化问题仍是目前制约其实际应用和长寿命服役的重要因素.因此,提升钒合金的抗高温氧化腐蚀性能,对于提高其服役温度、延长其服役寿命以及拓宽其应用领域均具有重要意义.本文综述了国内外有关提升钒合金抗高温氧化腐蚀性能的三种主要方案,即添加抗氧化性元素、应用扩散型涂层和包覆型涂层,并对这些方案的主要特点、应用实例以及存在的问题进行了分析和讨论.上述三种方案中,包覆型涂层由于可以将钒合金基体和服役环境完全隔离,因而具备更大的应用潜力.根据钒合金的应用特点,对先进包覆型抗氧化腐蚀涂层的发展趋势和技术需求进行了展望,以期为钒合金抗高温氧化腐蚀研究工作的深入开展提供借鉴.

6541B燃汽轮机叶片氧化腐蚀原因分析

利用扫描电镜、X-ray衍射仪及金相显微镜等分析方法,分析、研究了6541B燃气轮机在使用EC-2抑钒剂和镁基抑钒剂后,分别在叶片表面形成氧化产物的成分、结构分子式及其微观组织,得出该汽轮机叶片氧化腐蚀是由于重油中的钒形成了V2O5,致使叶片腐蚀。

Ni合金表面耐氧化腐蚀涂层制备研究进展

在Ni基体表面制备防护涂层可在保持其良好力学性能的同时有效提高其耐氧化腐蚀性能,本文对镍合金表面耐氧化腐蚀涂层的制备方式及效果加以总结。

Al-Si-RE涂层抗高温氧化腐蚀行为分析

为提高直升飞机压气机叶片的高温使用寿命,采用热浸镀工艺对其材料表面进行A l-S i-RE强化处理.氧化实验结果表明:浸镀件的抗高温氧化性是未镀件的1.5倍,其氧化深度为0.011mm/a,具备完全抗氧化性;浸镀件的氧化动力学符合抛物线规律,即氧化时间延长,氧化膜由不完整的A l2O3膜过渡到连续的亚稳态θ-A l2O3膜,最终形成对基体有良好保护作用的α-A l2O3膜.根据氧化动力学曲线在13 h的交点及θ相的存在条件,提出耐热用热浸镀铝件在使用前需进行超过800℃的扩散退火处理.

9Ni钢及焊接接头液氧氧化腐蚀试验研究

开展了9Ni钢及焊接接头的低温液氧氧化腐蚀特性研究,记录了不同氧化周期下3种试样表面氧化层的宏观和微观形貌图,并给出了增重率、年氧化速率、年氧化厚度等量化指标,比较了3种试样耐腐蚀性能的差异性。

航空发动机高温氧化腐蚀与保护

本文主要研究引起航空发动机高温氧化腐蚀的工作条件。

堆芯氧化腐蚀产物沉积层内两相沸腾传热传质特性

多孔形貌的氧化腐蚀产物沉积层一方面会增大热阻导致传热恶化,另一方面硼吸附会导致堆芯功率分布发生改变,因此,准确预测沉积层内的传热传质特性对反应堆的经济性和安全性有重要意义。本文将多孔介质层内的沸腾传热、毛细流动、溶质输运、化学反应等多物理现象进行耦合,提出了预测沉积层内的传热传质特性的高保真方法。冷却剂在毛细作用下进入多孔介质,并在烟囱表面蒸发。溶质随毛细流扩散进入多孔介质并被浓缩,各溶质间保持化学平衡。上述方法可以合理预测沉积层内的温度、流速、压力和溶质浓度分布,与Haq等相比,相对误差在±0.83%以内。在此基础上,分析了沉积层孔隙率、厚度、烟囱半径、烟囱直径等形貌参数对传热传质的影响规律。