Incone1690合金在海水及乙醇胺溶液(ETA)中的微动腐蚀特性研究

摘要

蒸汽发生器是压水堆核电系统的重要设备，传热管是核电一、二回路之间能量交换的关键部件，其在复杂运行环境下的可靠性对保障核电的安全具有十分重要的意义。传热管与其支撑部件之间因为流致振动导致微动磨损，同时因沸腾浓缩效应可能形成局部腐蚀环境，在腐蚀介质和微动的联合作用下引起微动腐蚀。腐蚀环境通常会加剧微动损伤，在腐蚀与磨损的交互作用下，最终有可能引发传热管的加速失效。因此，研究Inconel690合金传热管微动腐蚀特性及相关参数对其微动腐蚀特性的影响，分析微动腐蚀与磨损的交互作用和损伤机理，对研究核电蒸汽发生器关键材料的服役行为有重要意义，同时也为690合金应用于其它环境的前景分析提供一定的研究基础。
　　使用PLINT微动腐蚀试验机，法向载荷（Fn）为20～80N，位移幅值(D)为100～300um，频率(f)为2Hz，循环次数(N)为10000次，在海水(3.5％NaCl溶液)和乙醇胺(ETA)溶液中进行了Inconel690合金传热管微动腐蚀试验。研究了690合金管在两种溶液中的微动腐蚀特性及微动对Inconel690合金电化学特性的影响，分析了微动腐蚀与磨损的交互作用及损伤机理。试验结束后采用扫描电子显微镜(SEM，FEI-S50)、电子能谱(EDX)、光学显微镜(OM)、图像尺寸测量仪(IM-6000)、双模式轮廓仪(NanoMap500DLS)等仪器对磨痕进行分析研究。获得以下主要研究结果:
　　(1)微动使腐蚀电位负移，载荷和位移幅值增加，均引起腐蚀电流及腐蚀速率增加。
　　(2)在海水中，微动腐蚀与磨损呈“正交互作用”，腐蚀与磨损的交互作用量占腐蚀磨损总量的17.1％～31.6％，随着位移幅值增加，这种正交互作用表现更为明显。
　　(3)Inconel690合金在乙醇胺溶液中微动损伤以磨损为主，交互作用与海水中明显不同，呈“负交互作用”，其原因是表面膜和腐蚀产物组成的第三体层参与微动磨损，改变了摩擦接触界面状态。
　　(4)在海水中，磨痕表面可观察到磨损与腐蚀共生及相互促进的形貌特征，剖面形貌显示微裂纹萌生，微动磨损导致接触面活泼增加，腐蚀加速，而且促进了材料次表层裂纹扩展与剥层的剥落，促进了磨损进程。
　　(5)Inconel690合金在海水中微动腐蚀损伤机制主要是腐蚀磨损、剥层和磨粒磨损的递进及协同作用，而在乙醇胺溶液和去离子水中的微动损伤机制为磨粒磨损和剥层的共同作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 微动摩擦学概述

1．1．1 微动及分类

1．1．2 影响微动的主要因素

1．1．3 微动三体理论

1．1．4 微动图理论

1．2 腐蚀磨损相关理论与方法

1．2．1 腐蚀磨损

1．2．2 微动腐蚀及其影响因素

1．2．3 腐蚀与磨损的交互作用

1．3 核电蒸汽发生器传热管

1．3．1 核电蒸汽发生器传热管概述

1．3．2 核电蒸汽发生器传热管微动损伤研究

1．4 选题意义及研究内容

1．4．1 选题意义

1．4．2 研究的主要内容

第二章 试验材料和方法

2．1 试验材料

2．1．1 管试样材料

2．1．2 试样加工处理

2．1．3 摩擦副材料

2．1．4 环境介质

2．2 腐蚀磨损的电化学研究方法

2．2．1 腐蚀电位测量

2．2．2 腐蚀电流测量

2．3 试验设备及参数

2．3．1 试验设备

2．3．2 试验参数

2．4 磨痕分析方法

2．4．1 磨痕形貌

2．4．2 磨痕轮廓

2．4．3 磨痕表面成分

2．4．4 磨痕三维形貌及磨损体积

2．4．5 磨痕剖面

第三章 Incone1690合金在海水中的微动腐蚀特性

3．1 腐蚀电位

3．2 腐蚀电流

3．3 磨痕轮廓

3．4 磨痕形貌

3．5 微动腐蚀损伤机理

3．6 磨痕剖面

3．7 本章小结

第四章 Incone1690合金在乙醇胺(ETA)溶液中的微动腐蚀特性

4．1 腐蚀电位

4．2 腐蚀电流

4．3 磨痕轮廓

4．4 磨痕形貌

4．5 微动腐蚀损伤机理

4．6 磨痕剖面

4．7 本章小结

第五章 Incone1690合金在两种介质中微动腐蚀特性对比分析

5．1 不同的腐蚀介质对Incone1690合金微动腐蚀特性影响

5．2 腐蚀电位对比分析

5．3 极化曲线对比分析

5．4 磨痕轮廓对比分析

5．5 磨损机制对比分析

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文