chapter3 材料的性能 pa

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1、龙斌教授中国核工业研究生院ChinaInstituteofAtomicEnergy,102413,Beijing,China核电厂材料MaterialsforNuclearPowerPlants重水堆电站CANDU运行操纵人员基础理论培训北京，2018ChinaInstituteofAtomicEnergy,102413,Beijing,China核电厂材料MaterialsforNuclearPowerPlants第三章材料的性能PropertyofmaterialsfornuclearapplicationPart043.3材料的腐蚀性能3.1.2局部的电化学腐蚀局部腐蚀分类：点

2、蚀（孔蚀）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、冲刷腐蚀、微动腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等等316不锈钢法兰连接处的腐蚀316不锈钢的晶间腐蚀应力腐蚀导致的管子破裂点腐蚀（孔蚀）点蚀的产生点蚀的产生分三个阶段：-点蚀源的形成-活化-钝化腐蚀电池的形成-闭塞电池的形成1）点蚀源的形成不锈钢表面的各种缺陷如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方，钝化膜首先遭到破坏露出基层金属出现小蚀孔（孔径多在20～30μm），这就是亚稳态孔核，成为点腐蚀生成的活性中心；夹杂导致的点蚀坑3.3材料的腐蚀性能点腐蚀（孔蚀）点蚀的产生2）活化-钝化腐蚀电池的形成蚀孔内金属表面处于活态，电位较负；蚀孔外，金属表面处于

3、钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成了一个活态—钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极—小阳极的面积比结构，阳极电流密度很大，蚀孔加深很快。孔外金属表面同时受到阴极保护，可继续维持钝态3.3材料的腐蚀性能点腐蚀（孔蚀）点蚀的产生3）闭塞电池的形成微电偶腐蚀电极孔内发生阳极溶解：FeFe2++2eCrCr3++3eNiNi2++2e孔外发生吸氧反应：O2+2H2O+4e4OH-随着蚀孔加深，阴阳极位置彼此分开，二次腐蚀产物在孔口形成随着腐蚀进行，孔口腐蚀产物pH值逐渐升高，水中可溶性盐（如CaHCO3)转化为CaCO3沉淀，导致锈层和垢层一起在孔口堆积形成闭塞电池3.3材料的腐蚀性能点腐蚀（

4、孔蚀）点蚀的产生3）闭塞电池的形成闭塞电池闭塞电池形成后，孔内介质相对于孔外介质呈滞留态，溶解的阳离子不易向外扩散，孔外的溶解氧也不容易扩散进来随着孔内金属阳离子浓度增加，为了自发地维持电中性，孔外的Cl-逐渐向孔内迁移，最终使孔内形成氯化物的高浓度溶液氯化物水解，产生更多的H+、Cl-，使溶液的pH值减少，酸度增加，这种自催化酸化作用，将使阳极进一步溶解，从而加速金属的腐蚀。由于自催化酸化作用，加上受介质重力影响，蚀孔不断向深处发展，最终把金属断面蚀穿3.3材料的腐蚀性能核电厂中的点腐蚀3.3材料的腐蚀性能点腐蚀（孔蚀）蒸汽发生器（SG）：SG的二次侧，在传热管的冷端，管板与第一层

5、支撑板之间常发生点腐蚀对于海水冷却的核电站，海水系统的设备和管道和设备3.3材料的腐蚀性能点蚀的防护措施（反应堆材料）选用耐点蚀的合金，比如选用含Mo的奥氏体不锈钢将有效地防止点蚀（Cr、Mo、Ti的孔蚀电位较高）；为避免或减少卤族元素诱发金属表面产生孔蚀的活性点，应尽量减少反应堆冷却剂中的溶解氧、氯离子和氟离子的浓度；应注意反应堆结构件尤其是回路材料的表面均匀性；限制诸如汞和铅等有害杂质进反应堆冷却剂水中，因为汞容易腐蚀不锈钢，铅易腐蚀蒸汽发生器传热管镍基合金3.3材料的腐蚀性能缝隙腐蚀存在于燃料元件与格架、控制棒驱动机构、蒸发器传热管与管板之间的胀接处、传热管与支撑板之间以及管板

6、上方结垢处都有间隙，有间隙就有缝隙腐蚀的危险其产生机理与点腐蚀基本一致，都是由于Cl-的富集造成在缝隙处形成酸性环境缝隙腐蚀缝隙腐蚀的防护措施3.3材料的腐蚀性能从设计上来说，采用合理的结构设计，避免缝隙的存在；从选材上说，选用含Mo的不锈钢，或Cr，Ni含量高的钢。如奥氏体316SS和因科镍系列In690和In800等；在介质中加入缓释剂在形成缝隙的接合面上涂装加有缓释剂的涂料等核工业研究生院缝隙腐蚀晶间腐蚀定义：金属材料在特定介质中，沿晶粒边界或晶界附近所发生的腐蚀现象。晶间腐蚀的特征：腐蚀从金属表面开始，沿晶界向内部发展，使晶粒间的结合力大大削弱，严重时使材料机械强度完全丧失，

7、而在表面没有任何征兆，所以常造成设备突然破坏。晶间腐蚀隐蔽性强，不易检查，危害性极大。反应堆用的不锈钢、镍基合金、铝合金以及镁合金均有晶间腐蚀的倾向，尤其是其焊接件316SS的晶间腐蚀T91在液态LBE中的晶间腐蚀铝合金中典型的晶间腐蚀3.3材料的腐蚀性能晶间腐蚀晶间腐蚀-敏化温度奥氏体不锈钢在氧化性或弱氧化介质中发生晶间腐蚀是由于使用时受热不当敏化温度：钢受热或缓慢冷却通过450~850oC温度区间时，变得对晶间腐蚀比较敏感，这个温度叫敏化温度不锈钢发生