国产690TT与800合金传热管高温苛性钠溶液中的应力腐蚀行为

通过高温高压C型环试验方法研究了国产690TT与800合金传热管在苛性钠溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。研究结果表明,在300℃饱和氧10%NaOH溶液中,690TT传热管与800合金传热管在局部位置发生沿晶/穿晶应力腐蚀开裂(IG/TGSCC),裂纹向纵深发展,生长速率分别达到0.059 mm/a、0.076 mm/a;在300℃饱和氧30%NaOH溶液中,690TT传热管与800合金传热管未发生应力腐蚀开裂,腐蚀形态主要为均匀腐蚀+晶间侵蚀(IGA)混合模式,690TT管最大均匀腐蚀速率为0.060 mm/a,IGA深度为20~30μm,综合腐蚀速率达到0.112 mm/a;800合金管最大均匀腐蚀速率为0.350 mm/a,IGA深度为10μm,综合腐蚀速率达到0.367 mm/a。

800合金的碱性应力腐蚀破裂 I.外加电位的影响

采用恒电位C形环SCC试验方法,研究800合金在含0.3％SiO_2和0.3％Na_2S_2O_3的沸腾50％NaOH溶液中的SCC行为,并结合极化曲线测试及表面膜俄歇电子能谱(AES)分析结果进行了讨论。结果表明,在约-0.30V(SCE)以上的较高电位钝化区,800合金对碱性SCC非常敏感,而在约-0.45V(SCE)以下电位,SCC敏感性大大降低。这与较高电位下生成严重贫铬的Ni和Fe的氧化膜,而较低电位下生成由Cr、Fe、Ni的氧化物共同组成的表面膜密切相关。

Incoloy800合金的高温微动磨损特性

采用PLINT高温微动磨损试验机,研究核电用管材Incoloy800合金的高温微动磨损机制和动力学特性。Incoloy800合金圆管试件与0Cr18Ni9不锈钢配副件圆柱体在水平面上垂直交叉接触,控制法向载荷为80N、位移幅值为2～20μm、循环次数为3×104次,在不同温度(25℃、300℃和400℃)下进行微动磨损试验。结果表明:当载荷、温度一定时,随着位移幅值的增大,Incoloy800合金的微动运行经历从部分滑移区向混合区和滑移区规律性的转变。温度升高并未对微动运行的区域特性以及部分滑移区的稳态摩擦系数产生显著影响,但在混合区和滑移区,稳态摩擦系数随温度的升高而明显降低。Incoloy800合金的高温微动磨损机制主要表现为摩擦氧化、磨粒磨损与剥层的共同作用。

800合金的碱性应力腐蚀破裂 Ⅱ.硫代硫酸盐的影响

采用C形环试验研究了在沸腾50％NaOH+0.3％SiO_2溶液中添加Na_2S_2O_3对800合金SCC行为的影响,并结合电化学测量等进行了讨论。Na_2S_2O_3促进800合金在高温碱性溶液中的阳极溶解,使表面钝化膜稳定性下降,这主要归因于对Ni的阳极极化行为的影响;Na_2S_2O_3使800合金的碱性SCC敏感电位范围扩大,开裂速度增加,其中在-40mV(SCE)左右最为敏感。

I-800合金微动磨损特性研究

使用PLINT微动磨损试验机研究了核电材料1-800合金在常温、法向载荷为50N和80N、位移幅值2-40μm，圆柱交叉接触模式下的切向微动磨损特性。结果表明，在相同载荷下，随位移幅值增加，I-800合金微动运行经历了从部分滑移区向混合区和滑移区的规律性转变。混合区和滑移区的摩擦系数高于部分滑移区。部分滑移区微动磨损轻微，接触区域边缘的微滑区出现微裂纹；滑移区磨损严重，磨痕面积和磨损体积较大；混合区磨屑聚集滞留现象明显。I-800合金的微动磨损机制以摩擦氧化和磨粒磨损为主要特征。

PWR一回路水质中800合金的腐蚀研究

用320℃含600 mg/kg硼和2 mg/kg锂的高氧含量水溶液模拟PWR一回路水质,研究了800合金在一回路水中的腐蚀特性。结果表明,800合金试样在被侵蚀1500 h之后,表面生成一层很薄的氧化膜,去除氧化膜后,计算出其均匀腐蚀速率为4.03×10?4 mm/a,基体中TiN缺陷处容易引起点蚀,管状试样内环出现明显的晶间腐蚀现象。

晶界工程处理对Incoloy 800合金耐腐蚀性能和力学性能的影响

通过扫描电子显微镜(scaJl electron microscopy,SEM)、光学显微镜和电化学工作站分析研究晶界工程(grain boundary engineering,GBE)工艺对Incoloy 800合金的耐蚀性能和力学性能的影响.Incoloy 800合金在980℃固溶处理15 min,冷轧5%后在980℃退火15 rain,其耐晶间腐蚀能力和临界点蚀电位均显著提高,抗拉强度和δ_(0.2)略有提高,断后伸长率则变化不大.

Incoloy 800合金晶界工程工艺优化研究

运用电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微技术(OIM)研究了退火时间和冷轧变形量对Incoloy 800合金晶界特征分布的影响。结果显示,随着退火时间的延长,总的低ΣCSL(coincidence site lattice,Σ≤29)晶界比例在60%～70%范围内缓慢增长,Σ1晶界比例随Σ3晶界比例上升而下降。随着变形量的增加,总的低ΣCSL晶界、Σ3晶界、Σ9晶界和Σ27晶界比例均呈现先增加后降低的趋势,而Σ1晶界相反,出现先降低后增加的趋势。优化的Incoloy 800合金晶界工程工艺为:在980℃固溶处理15 min,冷轧5%后在980℃退火15 min。

某些加工因素对改性800合金碱性应力腐蚀破裂敏感性的影响

通过显微组织检验、拉伸试验、应力分析、C形环应力腐蚀试验、俄歇电子能谱(AES)分析、腐蚀形貌观察,研究了某些加工因素(冷加工和热处理)对国产改性800合金(800M)在沸腾的50%NaOH+0.3%SiO2+0.3%Na2S2O3溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)敏感性的影响。冷加工拉伸25%的800M合金管的晶粒变形拉长,屈服强度和抗拉强度增大而延伸率降低,管的残余应力增加,SCC敏感性增加。对冷变形800M合金管热处理,随温度的升高,晶粒逐渐等轴化并变大,延伸率增大,屈服强度、抗拉强度和残余拉应力和SCC敏感性降低。AES分析表明,800M合金在沸腾碱液中恒电位极化后的表面膜是富Ni而贫Fe、Cr的。C形环试样碱性SCC裂纹在点蚀坑起源萌生,裂纹沿晶界扩展。

喷丸改善800合金传热管在高温苛性碱溶液中的应力腐蚀性能的研究

核反应堆蒸汽发生器的传热管,在高温苛性碱溶液中容易发生应力腐蚀。本文用玻璃丸对800合金传热管进行喷丸,明显地改善了它在高温苛性碱溶液中的应力腐蚀性能。经测定,喷丸工艺在800合金传热管表面产生大的压应力,即捷在300℃曝露144h后,喷丸层仍能保持较大压应力。本文还测定了喷丸层的压应力、硬度及衍射线半高宽随层深的变化。

压水堆一回路加锌对800合金氧化膜成分影响的XPS分析

模拟压水堆一回路水环境,进行了800合金材料在注0μg/kg和150μg/kg两种锌浓度下腐蚀1 500h的试验,采用X射线光电子能谱(XPS)对其表面氧化膜成分进行了深度分析。结果表明,在两种溶液中,试样表面都形成了外富镍内富铬的氧化膜,氧化膜中铁的含量较低,加锌腐蚀1 500h后试样氧化膜中,锌的初始原子百分数含量为17%,对内层氧化膜中的Mn2+的置换作用较明显。

酸性氯离子溶液中硫代硫酸根对800合金腐蚀机理

综合采用动电位极化曲线、电化学噪声(EN)技术和3D显微镜相结合,研究了800合金在酸性模拟缝隙水化学中的腐蚀行为,分析了S_2O_3^(2-)浓度对合金在酸性Cl^-环境下腐蚀过程的影响与机理.实验结果表明:在含有Cl^-和S_2O_3^(2-)的酸性溶液中,800合金表面为活性溶解状态,腐蚀速度较快.酸性环境中,极微量的S_2O_3^(2-)对800合金在Cl^-溶液中的腐蚀没有显著影响;随着S_2O_3^(2-)浓度的增加,极化曲线向电位较负方向偏移,相同电位条件下阳极电流密度显著增加,阴极电流略微增大.EN测试结果表明,酸性Cl^-溶液中加入0.075,mol/L S_2O_3^(2-)后噪声电阻降低了约2个数量级,电流标准偏差增加了约2个数量级,这是由于S_2O_3^(2-)的加入加速了合金的阳极溶解过程.

Incoloy800合金轧制变形的数值模拟及组织与性能研究

利用Deform软件建立了Incoloy800合金双辊轧机轧制的三维有限元模型,分析了Incoloy800合金在不同轧制温度下多道次轧制过程中的金属变形流动规律、应力应变场和轧制力的分布和特点,同时研究了不同温度轧制处理的Incoloy800合金大变形后的微观组织演变和力学性能。结果表明,在热轧过程中Incoloy800合金表面与轧辊接触区域的等效应力较大,并且从塑性变形区中间位置向两边呈逐渐减小趋势。随着轧制道次增加,稳定变形阶段载荷增大且变形更加均匀。与铸态和固溶态相比,大变形热轧处理后Incoloy800合金的强度明显提升,但伸长率降低明显,塑性变形能力下降。不同温度轧制后,Incoloy800合金的微观组织呈现沿轧制方向的纤维状轧制变形带组织;随着变形温度升高,晶粒长大,晶内析出相增多,当增加到800℃时发生动态再结晶。

表面喷丸对800合金点蚀性能影响

采用电化学循环极化曲线、FeCl3溶液浸泡以及扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究了表面喷丸对国产800合金管抗点腐蚀性能的影响。结果表明,喷丸处理后800合金管的耐点腐蚀性能降低。对电化学极化试验后的试样进行SEM观察,未喷丸管点蚀坑面积大,且较浅;而喷丸处理后800合金管点蚀坑面积小而深。相对于未喷丸管,喷丸处理后材料表面晶粒的细化、喷丸过程中所带来的残余应力及表面变粗糙可能是800合金喷丸管耐点蚀性能降低的原因。

不同水化学条件下800合金传热管的均匀腐蚀性能

通过高温高压循环水均匀腐蚀试验及电化学测试方法,研究了800合金传热管在300℃、10 MPa、去离子水、溶氧(DO=2mg/L)以及溶氢(DH=2.7mg/L)条件下的均匀腐蚀速率及表面氧化膜特征。结果表明,800合金在DO及DH这两种条件下的均匀腐蚀速率均很低,分别为5.6μm/a和1.2μm/a。在这两种环境中,试样氧化膜均为内外双层结构,内层连续而致密,外层主要由颗粒状氧化物组成。800合金在正常运行环境(DH工况)中,具有较稳定的电化学特征和明显的钝化区;而在含氧环境中(DO=2mg/L),随着时间的延长,在96h后,开路电位会发生明显的升高,开路电位由-0.39V(vs.SHE)逐渐升高至0.42V(vs.SHE),呈现出无明显的钝化区,但自腐蚀电流密度未有明显提高,且阻抗值较大,说明合金表面仍具有较稳定的氧化膜结构。

Inconel 800合金波纹管开裂的原因

某石化公司的Inconel 800合金波纹管在临时停工后产生裂纹,通过化学成分分析、宏观和微观形貌观察、扫描电镜及能谱分析、透射电镜观察等方法对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:由于波纹管在使用过程中发生敏化现象,且停工期间处于连多硫酸介质中,从而发生了晶间腐蚀,所产生的微裂纹为裂纹源;在应力作用下,微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的形成。

喷丸覆盖率对800合金传热管残余应力和抗应力腐蚀开裂性能的影响

采用自主设计的喷丸机对核电蒸汽发生器用800合金传热管进行了外表面喷丸处理.研究了不同喷丸覆盖率对核电蒸汽发生器用800合金传热管的表面形貌、残余应力及其在10%Na OH溶液高温高压环境下的抗应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)性能的影响.结果表明,喷丸处理能显著改变800合金传热管的表面形貌和应力状态,且随着喷丸覆盖率的增大,800合金传热管中的残余应力减少,抗应力腐蚀性能显著改善.

均匀化处理与试验温度对Incoloy-800合金拉伸时裂纹敏感性的影响

对Incoloy-800合金进行了均匀化处理,再使用Thermorestor-W型热模拟试验机进行了高温拉伸试验,研究了试验温度和均匀化处理对该合金拉伸时裂纹敏感性的影响。结果表明:该合金产生裂纹最敏感的试验温度区间为1 000~1 150℃;经均匀化处理后,产生裂纹最敏感的温度区间不变,但临界应变增大;均匀化处理后合金的显微组织发生明显变化,晶界碳化物的形貌由连续层片状变为不连续颗粒状,因此在高温拉伸过程中该合金的拉伸载荷和流变应力均减小;在高温拉伸过程中,流变应力是合金产生裂纹的主要因素,当流变应力超过晶界结合强度时,出现沿晶界开裂的倾向增大,裂纹敏感性增加。

喷丸对800合金腐蚀性能的影响

采用静态高压釜设备,研究了经表面喷丸和未喷丸处理的800合金管,在含1 200 mg·L^(-1)硼和2 mg·L^(-1)锂的低溶解氧模拟压水堆(PWR)一回路高温水溶液中的均匀腐蚀行为。结果表明,在3 000 h腐蚀试验后,试样表面金属氧化物部分溶解于水中,剩余部分附着在基体表面形成氧化膜。经过喷丸处理后,800合金管的均匀腐蚀减重速率增加;点腐蚀发生的可能性增大;晶间腐蚀敏感性增强。

改性800合金碱性SCC机理研究

通过对改性 80 0合金 ( 80 0M )在沸腾的 5 0 %NaOH + 0 .3 %SiO2 + 0 .3 %Na2 S2 O3溶液中发生的晶间腐蚀(IGA)和沿晶应力腐蚀破裂 (IGSCC)试样的扫描电镜 (SEM )观察 ,结合阳极极化曲线、表面膜俄歇电子能谱 (AES)分析和恒电位极化的稳定溶解电流密度ist等测试研究了 80 0M合金在碱液中的IGA形成及IGSCC破裂机理 ,并探讨了IGA对IGSCC的促进作用。发现在 - 5 0 0mV/SCE整个表面发生的IGA是表面膜中Cr的相对含量低 ,保护性差 ,以及溶液中S2 O2 -3还原成S2 -在晶界偏析 ,使晶界的化学活性增加 ,导致C形环晶界的溶解速率iIG>晶粒的溶解速率iGC所致。在电位E =- 40及 - 2 0mV/SCE发生IGSCC ,可能是由于Ni形成不稳定的氧化产物 ,使合金表面膜保护性能下降 ,在应力作用下 ,活性大的晶界溶解 ,形成的微裂纹沿晶界扩展而导致沿晶应力腐蚀破裂。 80 0M合金表面形成的IGA对IGSCC的萌生与扩展有促进作用 。