压水堆一回路冷却剂中加锌对不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响

为研究AP1000一回路冷却剂中加锌对安全端同材焊接区域的影响,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪以及X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法,分析了316LN/316L不锈钢焊接接头在模拟压水堆一回路冷却剂加锌环境下的氧化特性。结果表明:焊接接头母材区、热影响区和焊缝区的金相组织之间存在明显的熔合线,母材区与热影响区均为奥氏体,且热影响区晶粒稍显粗大,焊缝区则有少量铁素体析出;未加锌环境中母材区氧化膜呈黑色,焊缝区氧化膜呈暗红色,氧化膜表面与焊缝区无明显差异;加锌10μg/L母材区与焊缝区氧化膜均呈现黑色,比未加锌时焊接接头氧化物的颗粒更小,未加锌焊缝区的氧化膜比母材区更薄;加锌溶液中各区域氧化膜厚度趋于一致,比未加锌的减小近45%。

压水堆条件下加锌对304NG不锈钢腐蚀的影响

在模拟压水堆一回路工况下,对304NG不锈钢在含锌0ppb和50ppb两种水化学条件下分别进行了1200h的动水腐蚀试验,用SEM、XPS及AES对腐蚀后样品表面氧化膜的微观结构及成分进行了分析,用失重法对均匀腐蚀和均匀腐蚀速率进行了定量评估。结果表明,304NG不锈钢表面均生成了外层富Fe,内层富Cr的氧化膜,其中在50ppb锌条件下氧化膜成分主要为Zn(Cr,Fe)2O4。与0ppb锌溶液中形成的氧化膜相比,50ppb锌条件下的氧化膜厚度明显减薄,结构更加致密,加锌能有效提高材料的抗腐蚀性能。

2种碱化剂对压水堆二回路结构材料腐蚀行为的影响

为考察碱化剂抑制压水堆二回路结构材料腐蚀的情况,通过腐蚀失重法、电化学极化曲线、扫描电镜(SEM)以及小角XRD分析等方法研究了模拟压水堆二回路水化学环境中分别添加乙醇胺(ETA)和氨水(NH_3·H_2O)_2种碱化剂对A508Ⅲ钢和P22钢2种结构材料的腐蚀行为的影响。结果表明:2种结构材料腐蚀速率均在10^(-1)~10^(-2)mg/(dm^2·h)之间,但在ETA中腐蚀电流密度更小,腐蚀速率也更低。在2种结构材料表面形成的主要腐蚀产物均为Fe_3O_4,SEM观察到在ETA中生成的腐蚀产物较为致密。比较ETA与NH_3·H_2O的物化性能,可知在高温水(280℃)中ETA的挥发性能弱于NH_3·H_2O,因此添加ETA的溶液的pH值更高,pH值的不同决定了2种材料的溶液腐蚀行为的差异。综上所述,二回路结构材料在ETA环境中的耐蚀性能更好。

压水堆核电站加锌水化学技术的研究进展

压水堆(PWR)核电站一回路采用的加锌水化学(ZWC)技术是抑制一回路结构材料腐蚀失效最有效的方法之一。综合分析了ZWC技术在国外PWR核电站的应用概况,加锌对结构材料均匀腐蚀、氧化膜及应力腐蚀等的影响,以及目前研究存在的问题。

核级不锈钢焊接接头钝化膜耐蚀性能和半导体特性研究

采用电化学阻抗谱(EIS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、Auger扫描能谱仪(AES)以及容抗测试技术(M-S曲线),研究了316LN/316L不锈钢焊接接头在模拟压水堆一回路高温高压水中形成的钝化膜的耐蚀性能和半导体特性。结果表明,焊缝区、热影响区和母材区形成的钝化膜的耐蚀性能不同,热影响区钝化膜开路电位及电化学阻抗等均低于其他区域,说明热影响区钝化膜的耐蚀性能最差,这主要与钝化膜的致密程度、厚度及Cr氧化物的含量有关。M-S曲线表明,母材区钝化膜平带电位为-0.7V,较其他区域(-0.4V)负移,表明有BO-3等阴离子在钝化膜表面吸附,加之具有较低的施主和受主浓度,可排斥侵蚀离子的腐蚀,使之较其他区域有更强的耐蚀性能。

冷却剂加锌对核电结构材料腐蚀行为的影响

选用与压水堆(PWR)核电站一回路冷却剂接触面积最大的结构材料690合金和316LN锻造不锈钢为研究对象,在模拟PWR一回路水化学环境下,采用静态高压釜浸泡方法和高温电化学方法研究冷却剂中加锌对这2种结构材料腐蚀行为的影响。研究发现,冷却剂加锌能明显抑制材料的均匀腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。高温水中,以醋酸锌形式加锌,锌离子浓度为(10～50)ng/g时,能有效抑制腐蚀速率和腐蚀产物释放速率,加锌50ng/g以上,加锌浓度对腐蚀速率和腐蚀产物释放速率的影响趋于稳定。

加锌对690合金在高温水中形成的氧化膜的影响

对常用的Inconel 690合金进行模拟压水堆(PWR)一回路条件下的堆外高温动水回路加Zn腐蚀实验,加锌浓度为0和50μg/kg的堆外高温动水回路腐蚀实验。实验1200 h后,对690合金表面氧化膜进行SEM表面形貌观察,EDS元素面扫描分析,XPS元素深度分布分析和小角X射线衍射(GIXRD)分析。结果表明,未加锌的样品,氧化膜颗粒粗大、疏松,加锌样品表面形成的氧化膜颗粒细小,与基体结合紧密,氧化膜晶粒尺寸服从Gauss函数分布规律。加锌实验后,氧化膜厚度明显减薄。同时,Zn主要分布在氧化层内部,最高值出现在外层氧化膜靠近表面处。加锌后,在氧化膜中形成了Zn Cr2O4和Zn Fe2O4化合物,热力学稳定性更高,更具有保护性。

模拟压水堆一回路条件添加Pt技术研究

采用SEM,XPS,XRD和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法并结合线性极化曲线研究了模拟压水堆一回路加氢水化学条件下预氧化的316LN不锈钢表面沉积贵金属Pt的方法及其对材料电化学行为的影响。结果表明,预氧化实验中,材料表面形成了双层氧化膜,外层为富Ni层,内层为富Cr层,与反应堆实际运行中材料表面产生的氧化膜结构和成分相似;在模拟热停堆实验条件下,用Na2Pt(OH)6配制含Pt量为0,10,50和100μg·kg-1的溶液能够在316LN材料表面沉积达到目标要求的Pt。电化学实验结果表明,Pt沉积量越多,材料的腐蚀电流密度变化越小,腐蚀电位急剧降低,说明材料抗腐蚀性能提高。

模拟压水堆条件下加锌对316LN不锈钢氧化膜的影响

对压水堆核电站(PWR)常用的316LN不锈钢模拟压水堆一回路条件下,进行加锌浓度为10 ppb和50 ppb的堆外高温动水回路腐蚀实验。实验1 200 h后,对316LN不锈钢表面氧化膜进行腐蚀失重分析,采用SEM-EDS观察氧化膜表面形貌和元素分布,XPS进行元素深度分布分析,GIXRD分析氧化膜结构。分析发现,加锌50 ppb样品比加锌10 ppb样品表面形成的氧化膜颗粒更细小,与基体结合更紧密,氧化膜厚度明显减薄,氧化膜晶粒尺寸分布均服从高斯函数规律。加锌后,在氧化膜中形成了更稳定的ZnCr2O4和ZnFe2O4化合物,使得氧化膜处于低能量状态,从而更加稳定,具有更好的保护性。