论文部分内容阅读
铅铋共晶合金（LBE）具有优良的物理性能及化学性能,是第四代核能系统铅冷快堆冷却剂的首选材料,也是加速器驱动次临界系统的冷却剂兼散裂靶材的重要候选材料。321、410和430不锈钢具有优良的抗腐蚀性,良好的高温性能和导热性,是核反应堆冷却剂主管道结构材料的候选材料。然而,高温LBE对钢材料具有较强的腐蚀作用,因此研究321、410和430不锈钢在LBE中的腐蚀行为是非常具有实际意义和应用价值的,为未来321、410和430不锈钢在核反应堆的实际应用中提供可靠的数据支持。研究在静态LBE中腐蚀时间对不锈钢腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在550℃静态的LBE中进行腐蚀试验,腐蚀时间分别为200 h、400 h和600 h。试验结果发现:321不锈钢主要发生溶解腐蚀,在321不锈钢与LBE的界面处产生扩散层,随着腐蚀时间的增加,扩散层逐渐增厚;410和430不锈钢主要发生氧化腐蚀和溶解腐蚀,在钢材料与LBE界面处产生氧化物,随着腐蚀时间的增加,氧化物逐渐生长,腐蚀程度逐渐加剧;410不锈钢的氧化腐蚀程度强于430不锈钢,430不锈钢的溶解腐蚀程度强于410不锈钢。研究在动态LBE中腐蚀时间对不锈钢腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在550℃动态（2.98 m/s）的LBE中进行腐蚀试验,腐蚀时间分别为200 h、400 h和600 h。试验结果发现:321、410和430不锈钢均发生氧化腐蚀和溶解腐蚀;不锈钢腐蚀试样表面产生氧化物,逐渐形成氧化层;氧化层具有双层结构,分别为外氧化层和内氧化层,外氧化层为疏松的Fe3O4和渗透的Pb-Bi,内氧化层为致密的（Fe,Cr）3O4;致密的内氧化层阻碍材料与LBE的直接接触,能够减缓腐蚀速率。研究LBE流速对不锈钢在LBE中腐蚀行为的影响。对321、410和430不锈钢在不同流速的550℃的LBE中进行600 h的腐蚀试验,LBE的相对流动速度分别为0 m/s、1.70m/s、2.31 m/s和2.98 m/s。试验结果发现:腐蚀试样表面产生具有双层结构的氧化层;随着相对流速的增加,腐蚀试样表面的氧化层厚度逐渐增厚,流速的增加促进腐蚀;在相同的流速下,321不锈钢表面产生的氧化层最薄,410不锈钢表面产生的氧化层最厚。321、410和430不锈钢中的Fe、Cr、Ni元素含量不同,进而导致在LBE中发生的腐蚀程度不同;321不锈钢中Ni元素含量最高,溶解腐蚀程度最严重;410不锈钢中Cr元素含量低于430不锈钢,410不锈钢的溶解腐蚀程度弱于430不锈钢,氧化腐蚀程度强于430不锈钢;在相同腐蚀条件下,三种不锈钢的氧化腐蚀速率410>430>321,溶解腐蚀速率321>430>410。