核电厂阀门空泡腐蚀检查系统设计与研究

空泡腐蚀(又称空蚀或气蚀)是磨损腐蚀的一种特殊形态,常发生于有高流速液体并有压力变化的环境中,在核电厂中,空泡腐蚀经常发生在一回路高温高压硼酸水环境中的设备,如一回路的阀门和管道、水泵等,空泡腐蚀在材料表面形成粗糙坑洞,进而导致管壁减薄,严重影响机组的安全稳定运行。本文以大亚湾核电站1号机组的一回路RCV阀门及管道为研究对象,对阀门及管道内壁空泡腐蚀的原因及过程进行了研究,并结合现场运行工况和辐射防护最优化的原则,设计并研发了一套远程阀门空泡腐蚀检查系统,经过核电站大修现场实际验证,该系统可在显著降低人员受照剂量的情况下,高效稳定地实现了阀门空泡腐蚀的远程检查。

铝合金表面激光熔覆SiC颗粒增强表层金属基复合材料的组织及空泡腐蚀性能

采用 2 k W连续 Nd:YAG激光器在 AA6 0 6 1铝合金表面激光熔覆 Si C陶瓷粉末 ,通过激光融化处理可在铝合金表面制备出表面金属基复合材料 (MMC)改性层。利用扫描电子显微镜 (SEM/ EDX)、X-射线衍射 (XRD)仪等分析检测设备对改性层的组织形貌、结构及化学成分进行分析。利用显微硬度计、恒电位仪及超声波感应空泡腐蚀设备对 MMC改性层的电化学腐蚀性能及空泡腐蚀性能进行了评价 。

铝合金表面激光熔覆NiCrBSi的空泡腐蚀性能

采用连续波 2 k W YAG激光器在 6 0 6 1铝合金表面激光熔覆 Ni Cr BSi合金。利用扫描电子显微镜 (SEM/EDX)、X射线衍射仪等分析检测设备研究熔覆层的组织形貌、化学成分及相组成。利用超声波感应空泡腐蚀设备对熔覆层在 3.5 % Na Cl水溶液中的空泡腐蚀性能进行了系统评价 。

石油管材空泡腐蚀失效特征研究

通过讨论海上石油钻井平台用管材空泡腐蚀失效的案例,研究管材空泡腐蚀的宏观特征和微观特征。认为空泡腐蚀存在外形轮廓似马蹄和动物头盖骨、腐蚀坑内部形如盆地、穿孔在盆地底部且孔很小、斜面上布满挤出棱,以及腐蚀坑表面无明显腐蚀覆盖物等宏观特征;而其微观组织则出现变形流线和变形孪晶,表层发生形变硬化,同时腐蚀坑表面具有断裂特征。

船舶螺旋桨耐空泡腐蚀防污涂层研制及性能研究

船舶螺旋桨表面空泡腐蚀问题和海生物污损问题一直是多年来的难题。文中采用高附着力环氧底漆、缓冲弹性环氧漆、弹性有机硅连接漆和耐空蚀有机硅面漆配套,研制出一种适用于船舶螺旋桨表面兼具耐空泡腐蚀功能和防污功能的涂层配套体系。经过40 h的涂装工具头或100 h的对冲耐空蚀性能测试,试验结果表明:配套涂层表面仅有轻微失光现象,失质量小于5 mg。水筒试验结果证实涂覆配套涂层对螺旋桨水动力性能无影响。涂层体系经过300 h划水试验后,所有桨叶涂层整体较为完好。目前最长已取得11个月实船应用结果,配套涂层整体应用效果良好,仅导边涂层有小面积区域破损,但无膜下扩散现象,表面附着的污损海生物可轻易被高压水冲洗掉。

一种奥氏体不锈钢的空泡腐蚀行为

采用一种新型的奥氏体不锈钢作为耐空泡腐蚀涂层,先表面堆焊,然后进行TIG(钨极惰性气体保护焊)表面重熔改性加工.根据ASTM G32/92标准,空泡腐蚀由超声波振动设备完成.利用X射线衍射仪和扫描电镜(SEM)对试样的空泡腐蚀行为进行了跟踪观察,并对试样的空泡腐蚀率进行了测定.结果表明:在空泡腐蚀过程中,先后发生了相变和马氏体片层的扭曲断裂.空泡冲击能诱发奥氏体到马氏体的相变,并被其吸收;当相变达到饱和点时,马氏体片层开始吸收冲击能,同时逐渐发生扭曲和断裂,最终马氏体片层断裂产生的碎片大量剥落,该材料的空泡腐蚀潜伏期结束.

表面重熔加工对材料耐空泡腐蚀的影响

采用TIG(钨极惰性气体保护焊)表面重熔工艺对表面耐空泡腐蚀堆焊材料进行改性加工,与磨削表面加工对比研究了TIG表面重熔对空泡腐蚀的影响.结果表明:在45 h空泡腐蚀试验后,磨削试样的累积失重量是TIG表面重熔试样的1.59倍;相变产生的马氏体剥落是质量损失的主要形式,而TIG表面重熔工艺延迟了奥氏体到马氏体的相变,降低了质量损失;大量裂纹沿着马氏体片层发展,而TIG重熔表面抑制了裂纹发展,避免了大的物质剥落.

Cr-Ni-Mo双相不锈钢的空泡腐蚀行为

利用超声波空蚀实验装置对Cr-Ni-Mo奥氏体-铁素体不锈钢及其同质材料堆焊后的堆层金属在自来水溶液中的空蚀行为进行了研究.通过扫描电镜(SEM)、显微硬度计等检测设备研究了材料空蚀表面形貌和微观结构.结果表明:Cr-Ni-Mo双相不锈钢的抗空蚀性能明显优于经TIG(钨极惰性气体保护焊)表面堆焊后的堆层金属试样;双相不锈钢的空蚀首先发生在铁素体相上,然后是奥氏体-铁素体相界处;Cr-Ni-Mo双相不锈钢的累积失重量和失重率均约为表面堆焊层试样的1/2.

6061铝合金ECAP变形前后的空泡腐蚀试验研究

利用20 kHz超声振荡空泡腐蚀设备,研究6061铝合金170℃等径角挤压(Equal-channel angular pressing,ECAP)四道次变形前后在蒸馏水中的空泡腐蚀行为。测量单位面积累积失重量,利用SEM和TEM观察6061铝合金ECAP变形前后空泡腐蚀的表面形貌,分析腐蚀层微观组织。结果表明,ECAP可使位错增殖,晶粒细化,变形后的试样单位面积累积失重量显著降低。位错增殖是空泡冲击腐蚀层的主要微观机制,增殖形式多为位错圈和晶界增殖。空泡腐蚀10 h,6061铝合金腐蚀层晶粒尺寸均发生了不同程度地细化,位错增殖形成高密度位错区,导致显微区域循环硬化;疲劳变形带引起低密度位错区,导致显微区域循环软化。6061铝合金经过ECAP前后的抗空泡腐蚀能力受到显微区域循环硬化和软化两种相互竞争因素共同作用。

316L钢焊接接头在液态铅铋合金中的空泡腐蚀研究

通过使用大功率超声空化装置对固溶处理前后的焊接接头在液态铅铋合金中的空泡腐蚀行为进行了研究。使用电子扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对不同空化时间的焊缝的表面形貌、表面粗糙度以及表面硬度进行分析。研究发现,随着空泡腐蚀的不断进行,材料表面的粗糙度和最大腐蚀深度均在不断增加,且固溶处理前后的焊缝在空泡腐蚀前期均出现加工硬化的现象。未固溶处理的焊缝表面还出现显著的塑性变形的痕迹。固溶处理后的焊缝硬度大幅提高,塑性虽然下降,但是结果表明固溶处理后的焊缝组织的耐空蚀性能更好。

海上石油钻井管线空泡腐蚀导致穿孔的失效分析

海上石油钻井管线发生早期穿孔失效。通过材料宏观和微观分析以及力学性能测试方法对管线残件进行失效分析表明,管线穿孔失效现象符合空泡腐蚀(气蚀)的特征,管线残件材料的非金属夹杂物明显且分布不均,材料屈强比比较高。认为管线发生腐蚀穿孔现象与空泡腐蚀(气蚀)失效有关,是服役工况中因流体频繁产生的气泡破裂冲击波(力)和局部电化学腐蚀的共同作用与长期积累的结果,空泡腐蚀是主要原因。

Ti-Ni热喷涂层的制备及其空泡腐蚀性能

由于空泡溃灭时产生的高温高压气泡对材料损伤影响的复杂性,目前对空泡腐蚀的机理尚无统一认识。以Ni包覆Ti粉末,采用低温超音速火焰喷涂和热处理相结合的方法在316L不锈钢上制备了Ti-Ni涂层。采用SEM、XRD等对涂层的显微结构和相组成进行了表征,并与超音速火焰喷涂WC层对比,利用超声波处理仪评价了Ti-Ni涂层的空泡腐蚀性能,并分析了涂层的失效机理。结果表明,热处理态Ti-Ni涂层以Ni-Ti合金为主晶相,并含有少量的Ni3Ti和Ti2Ni,涂层的抗空泡腐蚀性能较好,优于喷涂态和WC涂层;Ti-Ni涂层的空泡腐蚀先在涂层孔隙缺陷处萌生,形成裂纹并逐渐扩展,最终导致涂层剥落。

TIG表面重熔对堆焊层耐空泡腐蚀的影响

用氩弧熔化焊(M IG)在4020碳钢表面堆焊耐空泡腐蚀材料,然后采用TIG(钨极氩弧焊),将堆焊层改性;通过与传统磨削表面加工对比,研究了TIG表面重熔对空泡腐蚀的影响.结果表明:在45 h空泡腐蚀试验后,磨削试样的累积失重量是TIG表面重熔试样的1.57倍;奥氏体到马氏体的相变是Stellite 21材料吸收空泡冲击能的主要途径,而TIG表面重熔加工可以延迟相变,延长吸收空泡冲击的时间,减缓空蚀;TIG重熔表面抑制了片层状马氏体的裂纹发展,避免了大的物质剥落.

一种钴基合金的空泡腐蚀行为研究

采用一种新型的钴基合金作为耐空泡腐蚀涂层,进行MIG(熔化极氩弧焊)表面堆焊。根据ASTM G32/92标准进行空泡腐蚀试验。用XRD法和SEM对空泡腐蚀前后合金表面进行相分析和形貌观察。结果表明:空泡腐蚀先后促进了合金相变和马氏体片层的扭曲断裂。而相变和马氏体片层的扭曲断裂正是吸收空泡冲击能的两大途径。最终马氏体片层断裂产生的碎片被大量剥落,此时该材料的空泡腐蚀潜伏期结束。

油气井的空泡腐蚀机理

国内外油田油气井存在的局部腐蚀,一般认为是由CO2腐蚀造成的。从这个论点入手,该篇文章首次提出空泡腐蚀参与了油管的腐蚀过程,并详细阐述了空泡腐蚀油管的原理、空泡形成的基本条件以及空泡腐蚀的基本过程。再结合现场油管腐蚀形态,最终得出以下结论:空泡腐蚀在油气井中是存在的,并且是造成油管严重局部腐蚀的主要原因。

热输入对316L焊接接头在液态LBE中的空泡腐蚀影响

研究不同热输入下316L焊接接头和母材在550℃液态铅铋合金中的空泡腐蚀行为。试验结束后,使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对空蚀80 h后的试样进行表面形貌和粗糙度分析。研究表明,316L不锈钢焊缝在液态Pb-Bi中的抗空蚀能力取决于奥氏体晶粒的大小,焊接热输入增大,奥氏体晶粒长大,焊缝的抗空蚀能力变差。在空蚀时间相同的情况下,316L母材的抗空蚀能力优于焊缝。

双相不锈钢的磨损腐蚀与空泡腐蚀研究进展

介绍了双相不锈钢在流动介质中的磨损腐蚀和空泡腐蚀的研究状况和它的腐蚀机理,分析了当前在这方面研究的成果和进展,认为需要进一步研究二者的交互作用以及腐蚀过程中化学腐蚀与力学损伤的交互作用。

焊后热处理对CLAM钢焊接接头耐液态铅铋合金空泡腐蚀性能的影响

加速器驱动次临界系统的冷却剂液态铅铋共晶合金在循环管道中高速流动时会对主泵叶轮及第一壁包层材料造成空泡腐蚀.焊接接头是整个循环管道中的薄弱环节,但合理的焊后热处理是提高循环管道中焊缝区域性能最有效的方法.自主设计一套装置用于金属溶液空泡腐蚀试验.对各组试样不同时间空泡腐蚀后的表面形貌、粗糙度、空蚀坑平均深度进行分析,再结合焊后热处理后的焊缝微观组织及力学性能,对空泡腐蚀行为及耐空蚀性能提高机制进行分析.结果表明,调质后焊缝耐空蚀性能最好;760℃回火后耐空蚀性能也比较好;710℃与810℃回火后耐空蚀性能稍差;未焊后热处理焊缝耐空蚀性能最差.

铁基块体非晶合金的空泡腐蚀研究

通过对超声空化作用过程中试样表面物相组成变化和试样失重的实验研究,分析了Fe74Al4Ga2P12B4Si4铁基块体非晶合金的空蚀过程。分别采用处于晶态和非晶态的铁基块体合金,在自来水中进行超声空化实验,确定了材料特性对空蚀过程的影响。结合已有的空泡形成和溃灭理论,初步提出了铁基块体非晶合金的耐空蚀机理。

双流法碱液加热器空泡腐蚀和防止方法

本文根据国家“八五”重点科技攻关项目———“双流法溶出新工艺及设备研究”专题试验的初步设计提供的溶出工艺条件，通过计算分析得出碱液加热器存在空泡腐蚀，碱液加热管内壁局部碱液饱和蒸气压大于该点液体静压力，产生气泡，在碱液层流内层，速度梯度引起的压力梯度使气泡向径向移动，温度梯度使气泡沿径向移动达到某点时，碱液饱和蒸气压接近该点液体静压力，气泡破裂或受剪切力而使气泡破裂，对加热管内壁进行强烈的冲击，并在高温碱液介质作用下，产生空泡腐蚀。通过提高碱液加热器工作压力和降低加热管内壁温度，可避免或减轻空泡腐蚀。