氯化钠及联氨溶液中NC30Fe合金的微动腐蚀特性研究

摘要

核电蒸汽发生器传热管是一回路和二回路的屏障，运行环境复杂。在二回路中，管与支撑部件因为流致振动而发生微动破坏。运行经验表明，传热管失效部位多位于支撑板缝隙处。为降低腐蚀，二回路水通常采用全挥发处理技术除去有害杂质。而在长期的核电运行过程中，杂质可能进入二次侧水中，在缝隙处沸腾浓缩而形成局部腐蚀环境。因此，研究传热管材的微动腐蚀特性及损伤机理，对核电关键部位稳定和长寿命远行有实际的应用价值，也对传热管材用于其他苛性环境的性能分析积累微动腐蚀工作基础。
　　运用PLINT微动磨损试验机配以电化学工作站，室温条件下，法向载荷Fn为20 N、50 N和80 N，位移幅值D为100μm，频率f为2Hz，循环次数为20000次。使用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDX)、X射线能谱仪(XPS)、NanoMap500DLS双模式轮廓仪和ContourGT光学轮廓仪等分析手段。在氯化钠溶液和联氨溶液中，研究了NC30Fe合金在滑移区的微动腐蚀特性及损伤机理，并对两种溶液中的磨损与腐蚀交互作用作了定量分析。获得了以下研究结果:
　　(1)微动使NC30Fe合金表面膜破坏，体系的自腐蚀电位显著负移，腐蚀电流增加。
　　(2)在氯化钠溶液中，微动腐蚀过程中形成的混合膜层降低了摩擦系数;在联氨溶液中，低浓度的溶解氧导致NC30Fe合金磨损加剧，摩擦系数变大。
　　(3)联氨溶液中，低溶解氧对NC30Fe合金的电化学特性、摩擦系数及磨损量有显著影响。主要包括:电位-时间曲线显著变化;极化曲线无钝化区间;摩擦系数变大;磨损量较纯水中大，较氯化钠溶液小。
　　(4)氯化钠溶液和联氨溶液中的磨损机制均为磨粒磨损和剥层磨损共同作用。
　　(5)两种溶液中磨损与腐蚀的交互作用均为正交互作用。磨损与腐蚀的交互作用使得两种溶液中的磨损量较纯水中的磨损量显著增加。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 微动及相关理论

1．1．1 微动与微动摩擦学

1．1．2 微动的分类

1．1．3 微动图理论

1．2 微动腐蚀相关理论

1．2．1 金属的磨损腐蚀

1．2．2 微动腐蚀

1．2．3 磨损与腐蚀的交互作用

1．3 Incone1690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 Incone1690传热管在水介质中的研究进展

1．4 本文选题的意义和研究内容

1．4．1 选题意义

1．4．2 研究内容

第二章 试验材料与研究方法

2．1 材料及试样加工处理

2．1．1 试验材料

2．1．2 试样加工处理方法

2．1．3 对偶件的选择

2．1．4 试验介质

2．2 微动腐蚀试验装置及研究方法

2．2．1 试验装置

2．2．2 材料腐蚀行为研究方法

2．2．3 试验参数

2．3 分析方法

2．3．1 表面形貌分析

2．3．2 表面轮廓分析

2．3．3 三维形貌及磨损体积分析

2．3．4 微区成分分析

第三章 NC30Fe合金在氯化钠溶液中的微动腐蚀特性

3．1 腐蚀电位

3．2 极化曲线

3．2．1 极化曲线分析

3．2．2 极化结果分析

3．3 微动运行规律分析

3．4 摩擦系数分析

3．5 磨痕分析

3．5．1 磨痕轮廓分析

3．5．1 磨痕形貌分析

3．6 本章小结

第四章 NC30Fe合金在联氨溶液中的微动腐蚀行为

4．1 腐蚀电位

4．2 极化曲线

4．2．1 极化曲线分析

4．2．2 极化结果分析

4．3 微动运行规律分析

4．4 摩擦系数分析

4．5 磨痕分析

4．5．1 磨痕轮廓分析

4．5．2 磨痕形貌分析

4．6 本章小结

第五章 NC30Fe合金在氯化钠溶液和联氨溶液中的微动腐蚀交互作用

5．1 NC30Fe合金在氯化钠溶液中的交互作用

5．2 NC30Fe合金在联氨溶液中的交互作用

5．3 NC30Fe合金在氯化钠溶液和联氨溶液中微动腐蚀特性比较

5．3．1 腐蚀电位

5．3．2 极化曲线

5．3．3 摩擦系数

5．3．4 磨损轮廓及磨损量

5．3．5 磨损机制

5．4 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