氢和铅对690合金高温水应力腐蚀开裂影响的研究

IMR OpenIR

	氢和铅对690合金高温水应力腐蚀开裂影响的研究
	但体纯
学位类型	博士
导师	柯伟 ; 王俭秋
	2010
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	北京
学位专业	腐蚀科学与防护
关键词	690合金高温高压水应力腐蚀氢铅裂纹萌生和扩展
摘要	"镍基690合金因为其良好的耐腐蚀性能被广泛地应用于压水堆蒸汽发生器传热管、堆芯控制棒驱动机构等重要部件中，而其在压水堆一、二回路服役环境中的腐蚀及应力腐蚀机制仍不十分明确。系统地评价690合金的腐蚀及应力腐蚀行为对于核电站的长期安全运行具有十分重要的意义。本文通过多种应力腐蚀和电化学实验方法，研究了690合金高温高压水应力腐蚀开裂行为。实现了交流电位降（ACPD）技术对690合金在高于320℃高温水条件下的裂纹扩展的监测。实验证实了690合金在模拟压水堆一回路高温水环境中存在沿晶应力腐蚀开裂的可能性，发现了溶解氢影响690合金钝化电流密度与影响沿晶应力腐蚀裂纹扩展具有一致性的规律。提出用活化电流密度与钝化电流密度的比值作为应力腐蚀开裂敏感性指标并证明了其可靠性。发现预形变促进690合金铅致应力腐蚀开裂的规律性。用电化学和表面分析等手段表征了模拟压水堆一回路环境中氢对690合金阳极极化行为以及钝化膜生长的影响。结果表明，在290℃含溶解氢环境中，溶解氢使690合金稳定腐蚀电位降低，稳定钝化电流密度增加。在340℃含不同溶解氢环境中，在溶解氢10cc/kg时稳定钝化电流密度达到最大值。分析认为，溶解氢改变了690合金的腐蚀电位及钝化膜生长过程。实现了340℃高温水条件下用交流电位降技术对690合金应力腐蚀裂纹扩展的实时监测并结合断口分析验证了监测数据的有效性；690合金在应力腐蚀加载过程中，出现大量的穿晶裂纹扩展，并在局部出现典型的沿晶应力腐蚀裂纹扩展；690合金在两种典型的溶解氢高温水环境中的平均应力腐蚀裂纹扩展速率随溶解氢浓度的增大而减小；裂纹沿冷轧方向平均裂纹扩展速率稍大于垂直于轧制方向裂纹扩展速率；分析了溶解氢、样品取向对平均应力腐蚀裂纹扩展速率影响的机制；结合文献中给出的应力腐蚀裂纹扩展预测及量化模型进行分析，认为TT态690合金沿晶应力腐蚀开裂裂纹扩展更可能由内氧化模型来解释。对比电化学实验，发现了溶解氢影响690合金钝化电流密度与影响沿晶应力腐蚀裂纹扩展的具有一致性的规律通过在330℃、除氧氢氧化钠溶液加10g/L PbO高温水环境中的反U型弯曲应力腐蚀实验，系统地研究了690合金的铅致应力腐蚀裂纹萌生及扩展行为。氢氧化钠浓度、浸泡时间、冷拉预变形和表面预磨处理等均不同程度地增加690合金铅致应力腐蚀开裂敏感性。690合金铅致应力腐蚀裂纹萌生为混合模式，裂纹扩展主要为穿晶模式，表面腐蚀产物膜中有铅的富集。提出了相应的裂纹扩展机制可能是铬的优先溶解和富镍基体的脆化反复进行的过程。"
其他摘要	Alloy 690 has been used extensively as steam generator tubing, control rod drive mechanism (CRDM) and other parts in Pressurized Water Reactors (PWRs) because its high corrosion especially stress corrosion resistance. For long-term operation and safety, it is necessary to study the corrosion and stress corrosion behavior of Alloy 690 in simulating PWRs Primary Water with various dissolved hydrogen (DH) and lead contaminated environments to simulate the concentrated crevices in Secondary Water for PWRs.
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/64164
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	但体纯. 氢和铅对690合金高温水应力腐蚀开裂影响的研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所,2010.