镍基合金825在超临界水中的腐蚀性能研究

研究了镍基合金825在550 ℃/25 MPa、600 ℃/25 MPa和650 ℃/25 MPa超临界水（SCW）中的应力腐蚀开裂敏感性,以及在超临界650 ℃/25 MPa、次临界290 ℃/15.2 MPa水中的均匀腐蚀性能。通过慢应变速率拉伸实验得到了相应的应力-应变曲线,结果表明,随温度的升高,825的机械强度和塑性逐渐下降;实验后试样的SEM图像表明,825在3种工况下的应力腐蚀开裂倾向大小关系为600 ℃＞550 ℃＞650 ℃。825在SCW条件下的腐蚀实验表明,其腐蚀增重大致符合幂函数生长规律;而其在次临界条件下的腐蚀增重变化却呈现出先减后增的特征。     

铁素体-马氏体钢P92在超临界水中的腐蚀性能

研究了P92钢在550和600℃超临界水中的腐蚀特性,采用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪分析了氧化膜的表面形貌、组织结构和元素分布。结果表明：P92钢在超临界水中的氧化动力学大致服从立方生长规律,600℃下P92钢的腐蚀增重和氧化膜厚度均为550℃时的3倍。P92钢在超临界水中形成的氧化膜为双层结构,氧化膜外层富Fe,而内层富Cr。600℃时P92钢氧化膜发生了开裂和剥落,其原因主要在于降温过程中基体与氧化物间的热膨胀系数不相匹配而产生的较大热应力。     

MA956在超临界水环境中的腐蚀性能

研究MA956在550/600/650℃超临界水(SCW)中的腐蚀特性,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析氧化膜的表面形貌、组织结构和元素分布。由MA956的腐蚀增重曲线可知,其在SCW中腐蚀1000 h后其重量基本不变,具有优良的抗腐蚀性能。MA956在SCW中形成的氧化膜分层不明显,为单层结构,氧化膜中富Al、贫Fe。当温度大于或等于600℃时,腐蚀1000 h试样表面分布着大量的Al2O3白色颗粒物,在650℃时白色颗粒物的平均尺寸达8μm。经预氧化的MA956抗腐蚀性能进一步提高,1000 h后在其表面依然光滑平整,并未出现点蚀坑。     

F/M钢在超临界水环境中的腐蚀性能

本文研究了F/M钢在超临界水（SCW）环境中的腐蚀性能。实验结果表明,F/M钢在SCW中的抗腐蚀性能较差,温度、溶氧浓度以及材料中的Cr含量对其腐蚀性能有较大影响。对12Cr表面进行盐浴复合处理（QPQ）、电镀Cr和磁控溅射Cr处理,以研究其对F/M钢在SCW中抗腐蚀性能的影响。研究表明,经电镀Cr和磁控溅射Cr处理的12Cr试样在SCW中具有优良的抗腐蚀性能,尤其是经磁控溅射Cr处理的试样,1 000 h后其表面氧化膜依然完整致密,而经QPQ的试样腐蚀严重。     

候选材料在650 ℃超临界水中的腐蚀行为研究

研究了3种候选材料（347、HR3C和In-718）在650 ℃、25 MPa去离子水中的均匀腐蚀行为,使用场发射扫描电镜（FEG-SEM）和能谱（EDS）观察了不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与合金元素分布,使用掠入射X射线衍射（GIXRD）分析了氧化膜相结构。结果表明,3种材料腐蚀失重均符合抛物线规律,347的失重为HR3C和In 718的40倍以上;3种材料氧化膜均以Ni(Cr, Fe) ₂O₄为主,In-718点蚀严重,347氧化膜明显脱落,HR3C氧化膜较均匀致密;高温超临界水中,提高合金的Cr含量有助于增强均匀腐蚀性能,添加Nb有损合金的点蚀抗力。     

Inconel-690合金在核电厂水质环境中的均匀腐蚀性能研究

模拟核电厂水质环境,采用动水腐蚀回路研究3种蒸汽发生器传热管商用690材料的均匀腐蚀性能以及氧化膜的特性,并分别采用国家标准和美国标准对材料均匀腐蚀速率和腐蚀产物释放速率进行评价。结果表明:690合金管在核电厂水质环境中具有极低的腐蚀速率和腐蚀产物释放速率,日本住友管的腐蚀性能略优于宝钢管。     

奥氏体ODS钢在超临界水中的腐蚀行为

研究了奥氏体ODS钢（316-ODS）在600 ℃/25 MPa超临界水（SCW）中的腐蚀特性。采用腐蚀增重法、SEM、EDS和XRD分析了材料的氧化动力学、氧化膜的形貌、合金元素分布和组织结构。研究结果表明,316-ODS钢在SCW中出现了疖状腐蚀,同时还出现了敏化,其腐蚀增重服从幂指数生长规律。316-ODS钢表面氧化膜为双层结构,内层氧化膜富Cr贫Fe,其主要成分为FeCr₂O₄,而外层氧化膜富Fe贫Cr,其主要成分为Fe₃O₄。     

304NG在超临界水中腐蚀后氧化膜分析

研究了奥氏体不锈钢304NG(以下简称304NG)在压力为25 MPa,温度分别为500、550、600、650℃超临界水中的腐蚀行为,通过扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)对304NG试样氧化膜微观组织的研究表明:304NG在超临界水中腐蚀后,表面氧化膜由岛状和非岛状2种不同形貌的腐蚀相组成.其中,含岛状腐蚀相的氧化膜具有双层结构,外层为Fe3O4相,内层为Fe3O4和FeCr2O4相;不含岛状腐蚀相的氧化膜为单层结构,氧化膜中含有Fe3O4和FeCr2O4相.同时,304NG在超临界水中氧化膜存在脱落现象,氧化膜脱落程度随温度升高而加剧.     

高耐蚀含铝奥氏体不锈钢在超临界水中腐蚀行为研究

为解决传统不锈钢在超临界水冷堆（SCWR）堆芯高温高压、强腐蚀性服役环境中不适用的问题,针对性地设计制备了新型含铝奥氏体不锈钢（AFAs）,采用高压釜浸泡试验研究了其在600℃/25 MPa超临界水中的腐蚀行为。利用多种先进微观分析技术研究了AFAs在超临界水中腐蚀后试样表面氧化膜形貌、成分及结构特征,用以探究合金在超临界水中的耐腐蚀机制及氧化铝成膜行为。研究结果表明：AFAs在600℃超临界水中能形成连续的氧化铝膜从而具备优异的耐腐蚀性能,1000 h腐蚀增重量低于10 mg/dm²,优于文献报道的在相同条件下腐蚀的C276合金和310-ODS合金。该氧化铝膜与合金基体结合紧密无明显分界,能有效阻碍超临界水中氧化介质与合金基体的直接接触,抑制合金中Fe的外扩散,为合金提供优异的保护性。然而,AFAs中的Laves相会影响局部氧化铝膜的均匀性,导致外层MnCr₂O₄颗粒的形成。因此,AFAs需要在维持氧化铝连续成膜的同时严格控制Laves相含量,从而满足SCWR的应用需求。本文研究结果可为SCWR用含铝奥氏体不锈钢研发设计提供数据及理论支撑。     

C-276镍基合金在600℃超临界水中的腐蚀产物及形成机理研究

使用x射线衍射、x射线光电子谱和扫描电子显微镜,研究了C-276镍基合金在600℃、25 MPa超临界水中的腐蚀产物.结果表明,合金在该环境下形成了比较均匀、完整的氧化膜,其组成主要是NiO、NiCr2O4、Cr2O3和M0O2;氧化膜为双层结构,整体贫Ni、Mo;内层相对富Cr,外层疏松,对合金缺乏保护性,内层致密,...     

AL-6XN合金在超临界水中的应力腐蚀研究

采用慢拉伸试验研究了AL-6XN合金在550~650℃、25 MPa超临界水中的应力腐蚀行为,使用扫描电镜观察了材料断口形貌与标距面裂纹分布。结果显示:550℃试验条件下材料表现为穿晶开裂,标距面裂纹很多且分布较均匀,试样边角处出现扇形河流花样;650℃试验条件下材料表现为沿晶开裂,断口呈现典型的冰糖状,标距面裂纹数量大幅减少且集中于断口附近,相应的延伸率和断面收缩率也大幅降低。质子辐照对AL-6XN宏观力学性能影响不大,但导致试样断口的扇形花样(起裂源)数量增加,解理台阶宽度增大。以上结果表明,AL-6XN在超临界工况下具有严重的应力腐蚀开裂敏感性,升高温度和质子辐照会明显提高材料的应力腐蚀敏感性。     

304NG在超临界水中的腐蚀增重随温度的异常关系

研究了奥氏体不锈钢304NG在550、600和650℃超临界水环境下的腐蚀行为。采用扫描显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪分析了氧化膜的腐蚀形貌、组织结构和成分分布。实验结果表明,试样在3种不同温度下经1000h腐蚀实验后的增重均符合幂函数规律,但650℃时的腐蚀增重与600℃时的相比大幅下降,其主要原因为在较高温时,Cr的扩散速度快,试样表面氧化膜能够维持保护性从而使疖状腐蚀分布数量减少所致。     

竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟

为深入研究超临界水的传热特性,利用计算流体力学（CFD）软件,完成了国际原子能机构(IAEA)关于竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟的标准题计算,得到了与试验值符合较好的结果。通过研究发现：剪切应力输运（SST）模型可较好地反映超临界水的传热特性,但对网格敏感,需适当的网格相匹配,适当值的选取可能与超临界水所处的状态有关。这些结论对超临界水传热特性的数值模拟有指导意义。     

核级不锈钢堆焊材料腐蚀性能研究

采用GB43 3 4 7 84和法国RCC MMC1 3 1 0对国产两种堆焊材料进行了点腐蚀、晶间腐蚀试验 ,在模拟压水堆核电站介质 (温度 3 45℃ ,80 0mg/LB ,2mg/LLi)条件下 ,研究了堆焊材料的应力腐蚀和均匀腐蚀性能。试验结果表明 :在高温含B水中 ,U型试样试验 5 0 0 0h后无应力腐蚀破裂 ,静态月平均腐蚀速率小于 2mg/dm2 。两种堆焊材料均具有优良的耐腐蚀性。     

光滑方环管内超临界水流动与传热特性数值计算研究

采用CFD数值模拟方法对光滑方环管内超临界水流动与传热特性进行初步研究。计算结果表明,光滑方环管内超临界水的传热特性存在强烈的周向不均匀性,角通道处的传热状况较窄通道处的好,角通道处的加热壁面温度低于同一截面上窄通道处的加热壁面温度。周向传热不均匀因子随主流焓的增加而增加,在拟临界点附近增长的速度最快。造成方环管内超临界水传热周向非均匀的原因主要是流道的形状。超临界水冷堆中,窄通道处最易出现传热恶化,在堆芯设计中需给予更多关注。