成都不銹鋼配件:不銹鋼管超臨界水環(huán)境中均勻腐蝕性能研究
發(fā)布時間:2020-08-18 瀏覽次數(shù):504 來自: 成都正上不銹鋼有限公司
成都不銹鋼配件:腐蝕問題是核反應(yīng)堆的一項(xiàng)隱患,反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)部件或材料的均勻腐蝕關(guān)系到材料失效的快慢,也關(guān)系到進(jìn)入回路介質(zhì)可能被活化的金屬離子量、放射性劑量和放射性廢物的數(shù)量。例如,堆內(nèi)不銹鋼管的均勻腐蝕,可引起放射性劑量增高;不銹鋼管的腐蝕也常引起運(yùn)行中的停堆故障;包殼的腐蝕,影響燃耗的提供;包殼與芯塊的相互作用,影響燃料棒的安全服役。
腐蝕分類方法很多,根據(jù)腐蝕形態(tài),可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在核電站中,不銹鋼管包殼材料的均勻腐蝕會導(dǎo)致兩個后果:包殼產(chǎn)生表面膜和向冷卻劑中釋放金屬Ni、Fe等陽離子。并且,表面膜的完整性和穩(wěn)定性又將影響腐蝕產(chǎn)物的釋放,以及影響應(yīng)力腐蝕性能等。因此,表面膜的性能直接關(guān)系著不銹鋼管包殼材料長期服役時的行為。在輕水反應(yīng)堆中,包殼材料的均勻腐蝕是一回路冷卻劑中腐蝕產(chǎn)物的主要來源,是導(dǎo)致放射性沿回路遷移的主要原因,但一般不決定燃料元件的壽命。而在超臨界水冷堆中,燃料包殼材料的均勻腐蝕卻成為制約超臨界水冷堆壽命的因素,這與腐蝕生成的表面膜特點(diǎn)有關(guān),例如膜的熱導(dǎo)率、熱膨脹率、粘附性等物理性質(zhì)。
在超臨界水冷堆中,燃料包殼材料將在更高溫度、更高壓力、更高流速以及輻照等條件下服役,這些因素都會加速材料的均勻腐蝕速率。均勻腐蝕性能是超臨界水冷堆候選材料的主要應(yīng)用性能之一,均勻腐蝕性能也是超臨界水冷堆部件材料的壽命限制因素。首先,超臨界水冷堆的溫度比外面環(huán)境工作溫度要高,高溫會升高材料的活性,使不銹鋼管腐蝕速率增大,并影響腐蝕產(chǎn)物的釋放、遷移和活化等;同時,由于為了更加的傳熱以及減少包殼對中子的不必要的吸收,冷卻劑通道和包殼都設(shè)計得很薄,且整個壽期內(nèi)的壁厚減少量要求不大于10%。因此,這樣的條件和要求對不銹鋼管的抗腐蝕性能要求非常苛刻。
第二,超臨界水冷堆的冷卻劑流速較快,流動會加速材料的腐蝕。因?yàn)槠錇闊o水位和冷卻劑循環(huán)的直接循環(huán),進(jìn)出口冷卻熱水溫度遠(yuǎn)大于室內(nèi)溫度,基本安全的要求是保持堆芯的冷卻劑的流量,而非裝量。因此,燃料包殼材料的均勻腐蝕行為是超臨界水冷堆研發(fā)首要關(guān)注的問題。