核电站主泵的主轴、堆焊层和护环材料的抗腐蚀性能分析.pdf

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1、2012年第1期小番枯木·3l·核电站主泵的主轴、堆焊层和护环材料的抗腐蚀性能分析罗强陈勇孙静涛吕晓春周之入杜兵(1一中国核动力研究设计院核燃料及材料国家重点实验室，成都，610041；2一哈尔滨焊接研究所)摘要：本文阐述压水堆一回路主泵(冷却剂循环泵)的主轴、堆焊层和护环材料的试验研究，分析它们在常温下的点蚀行为和电偶腐蚀行为，在高温高压环境中的均匀腐蚀和应力腐蚀行为。分析结果表明，主轴、堆焊层和护环材料具有较好的抗点蚀能力，在发生点蚀后其膜具有自修复能力，能阻止点蚀的进一步发展；主轴一堆焊层电偶对、堆焊层一护环电偶对发生电偶腐蚀的电流密度分别为0．129／zA／cm：、0．03

2、9]zMcm，属于电偶腐蚀敏感性评价等级中的A级，两种电偶对具有很好的耐电偶腐蚀性能；主轴一堆焊层一护环焊接接头在300℃的高温水中腐蚀3000h后，没有发生应力腐蚀，且均匀腐蚀速率仅为0．23mmm。分析结果对主泵的主轴、堆焊层和护环的设计和选材具有重要指导意义。关键词：核电站用泵主泵主轴护环均匀腐蚀应力腐蚀电偶腐蚀点蚀对、堆焊层一护环电偶对的电偶腐蚀行为，主轴一1引言堆焊层一护环焊接接头的均匀腐蚀和应力腐蚀行压水堆一回路冷却剂循环泵(主泵)是核安为。分析结果可为主泵的主轴、堆焊层和护环的全一级设备，主轴和护环是主泵重要的两个组成设计和选材提供指导。部件。根据主泵的设计方案，主轴

3、和护环在进行2试验材料及方法装配时，先在主轴上堆焊一层过渡层，然后套人护环，再将主轴与护环密封焊接。主轴、护环和2．1试验材料堆焊层材料拟分别采用1Crl7Ni2、1Crl8Ni9Ti和试验采用的主轴、护环和堆焊层的材料牌号ERNiCr一3不锈钢。由于主轴、护环和堆焊层材料和化学成分见表1。均不相同，且长期在高温水质中运行。因此，作2．2试验方法为主轴、护环、堆焊层的3种材料在上述环境中2．2．1点蚀试验是否具有足够的抗腐蚀性能是主泵能否安全运行点蚀试验材料为主轴、护环和堆焊层3种材的重要问题之一。料，试验介质为25℃的3．5％NaC1溶液。试验前本文以拟作为主轴、堆焊层和护环的向

4、溶液中通入1h的高纯度N：，然后将试样浸泡1h1Crl7Ni2、ERNiCr一3、1Crl8Ni9Ti3种材料为研究后，进行循环扫描。根据循环极化曲线形状，以及对象。通过试验研究，系统的分析了主轴、堆焊点蚀保护电位E一自腐蚀电位E一值来评价材料层和护环3种材料的点蚀行为，主轴一堆焊层电偶的抗点蚀能力【1]。表1主轴、护环和堆焊层材料牌号和化学成分(wt．％)材料CSiMnSPCrNiTiFe主轴(1Crl7Ni2)O．140-3lO．38O．0o830．01016．912．23余量护环(1Cr18Ni9Ti)0．037O．5O1．57O．o0180．01617．409．750-38

5、余量堆焊层(ERNiCr_3)O．O23O_362．76O．oo29O．oo1321-34余量O．282．54·32·小兼柱采2012年第1期2．2．2电偶腐蚀试验表2主轴一堆焊层电偶对、堆焊层一护环电偶腐蚀试验材料为主轴一堆焊层电偶对、堆电偶对的电偶腐蚀电位试验结果电偶对偶接前电位电偶电位焊层一护环电偶对。试验介质为30℃的3．5％NaCI(mV)(mV)溶液。试验时电偶对为工作电极，饱和甘汞电极阴极阳极阴极阳极试验前试验后(SCE)为参比电极，并将电偶对在试验介质中静主轴(ICr17Ni2)堆焊层(ERNiCr一3)一2O7-358-201—1o9护环(1Crl8Ni9Ti)堆

6、焊层(ERNiCr一3)—196-379-249—154置30rain以后开始测量，记录电偶电流一时间曲线，阴、阳极的开路电位及电偶电位，试验结束表3主轴一堆焊层电偶对、堆焊层一护环电偶对后汁算腐蚀后电偶对的平均电偶腐蚀电流密度[21。的电偶腐蚀电流试验结果2。2．3均匀腐蚀试验电偶对平均电偶电流密度电偶腐阴极阳极A／cm9蚀等级均匀腐蚀试验材料为主轴一堆焊层一护环焊接接头，试样尺寸为20mmx30mmx2mm。试验环主轴(1Crl7Ni2)堆焊层(ERNiCr-3)0．129A护环(1Crl8Ni9Ti)堆焊层(ERNiCr一3)0．039A境为pH：6～8的300oC的高纯水，

7、试验时问为3000h。对每个周期的腐蚀试样进行清洗、干燥后知，主轴、护环和堆焊层3种材料偶接前的自腐称重，计算腐蚀速率[31。蚀电位大小的顺序为：护环>主轴>堆焊层，因而2．2．4应力腐蚀试验在主轴一堆焊层电偶对、堆焊层一护环电偶对中，应力腐蚀试验材料为主轴一堆焊层一护环焊接堆焊层材料为阳极，主轴和护环均为阴极。并且接头，试样尺寸为20mmx80mm~2mm，并制成两种电偶对腐蚀后的电偶电位均大于腐蚀前的电标准u型试样。试验环境为pH=6～8的300cI=的高偶电位，