工业锆及锆合金腐蚀性能研究.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·117·工业锆及锆合金腐蚀性能研究刘鹏；菅凤侠；吴青山（西安工业大学北方信息工程学院，西安710200）摘要：锆及锆合金具有优越的耐腐蚀性能，作为包壳及存储材料，应用于石油或化工行业，同时在核工业领域也有着较为广泛的应用。本实验讨论温度发生变化时通过腐蚀极化曲线反应Zr-3合金的耐蚀性能。得到600℃时Zr-3合金的腐蚀电位-390mV，腐蚀电流密度-4.0mA/cm2，具有较为优越的耐腐蚀性。关键词：Zr-3合金；腐蚀；极化曲线；性能研究1锆合金的发展故电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电锆在高温

2、条件下在水和蒸汽中都有很强的抗腐蚀性极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处[1]能，特别在核反应堆重具有相当好的抗中子辐照性能，且于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反有适合的力学性能和良好的加工性能。锆及锆合金是核动应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电力反应堆的燃料包壳材料及其结构材料等。锆及锆合金的极电势偏离平衡值的现象称之为电极的极化，描述电流密研究与发展与核工业的发展是密切关联的，随着后续大力度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线。发展原子能发电站得到推广应用。锆是一种活泼金属，但其可形成表面致密的氧化膜，锆和钛两者在海水中使

3、用时都很好，但是耐蚀性方面因此从其属于钝化材料这方面来讲，钝化区若遭到破坏会有些差别。在非酸性氯化物中，如海水或氯化物溶液，锆和使得锆及锆合金的腐蚀性能迅速下降。根据试验可得不同钛均具有耐蚀性，但锆比钛更耐细缝隙腐蚀，因为随着时退火温度段试样的极化曲线图，而在不同温度下的极化曲间延长缝隙环境往往会转变为还原性的，对于钛及钛合金线腐蚀电位和电流密度都有不同程度的变化，因而得到来讲，随着还原性增强腐蚀性能下降。在有机酸中，锆比钛700℃的极化曲线具有较低的电流密度，但是其腐蚀电位更可靠的多，在高温和整个浓度范围内锆都是耐蚀的，而又太低，当550℃时极化曲线腐蚀电位很高，电流密

4、度也钛会随着环境的变化受到影响。但是锆在200℃以下时，较低，由此可得出600℃时极化曲线具有较高的腐蚀电对干氯具有耐蚀性，湿氯就会产生局部腐蚀，且相当敏感。2位-390mV和较低的电流密度-4.0mA/cm，根据极化曲线应力腐蚀开裂是材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作中腐蚀性能的判断标准，该温度下的腐蚀性优良。用下引起的脆性断裂现象，由于应力腐蚀破坏前没有明显2.1不同保温时间下锆及高合金极化曲线分析的塑性变形，故常造成灾难性的事故，从应力看，造成应力温度的确定使锆合金在退火过程中的影响因素减少腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般了很多，这是只需要考虑时间

5、变化对腐蚀性能的影响，根是拉伸应力。从环境介质看，每一种金属或合金，只有在特据不同种类检测方法的分析，在所选的时间范围内约3h定的介质中才会发生应力腐蚀，如低碳钢在NaOH，硝酸的腐蚀性能较为优越。根据Zr-Sn-Nb系合金在480℃及盐、碳酸盐、液体氨、H2S等溶液；奥氏体不锈钢在氯化物580℃时腐蚀行为的影响，可发现在480℃试样的增重会减溶液；铜合金在在氨，铵离子溶液；铝合金在海水，NaCl等少，580℃时试样的增重相对增加了，但是腐蚀性却没有多溶液中才会发生应力腐蚀破坏。由于高温、高压及辐射因大变化。究其原因，主要是原因是因在时效过程中Nb的素的影响，在材料服役期

6、间必将会发生应力腐蚀断裂现固溶度随着温度的变化而变化，所以在时效中，Nb的沉积象。而对于工业上来讲，其工作环境大多是纯腐蚀性的，尤相不一导致了腐蚀性能的变化。其是石化或工业行业中，往往还存在持续高温及冲击环境本实验中锆合金中存在的第二相粒子的变化对腐蚀[3]等。因此每年也会有大约10%的锆及锆合金被应用于石化会产生很大的影响，得知该条件下的腐蚀电位约为-等方面。因为锆对很多腐蚀介质有着很强的抵抗力，且其2380mV，腐蚀电流约为-3.0mA/cm，根据极化曲线的标准耐蚀性能是明显优于钛而接近于钽。腐蚀电位增大了，但同时腐蚀电流也增加了。该条件下的锆及锆合金以其优越的性能受

7、到各国学者越来越多极化曲线虽然电流密度变大了但腐蚀电位也变大，综合认的关注，虽然目前锆合金的价格稍高，但其优良的耐腐蚀为在600℃时保温3h的试样腐蚀性能较为优越。图1是不[2]性却战胜了其价格上的相对劣势。本试验通过对锆或锆同温度下的极化曲线，综合三条曲线来看，600℃时试样的合金热处理后，研究其不同温度条件时腐蚀性能的变化。耐腐蚀性较为优越。2极化曲线分析2.2冷却方式不同对锆及锆合金极化曲线的影响为了探索如何腐蚀性能的变化，必须对电极进行研在600℃、保温3h随炉冷却曲线中的腐蚀电位为：2究，极化曲线的测定是其中重要方法