鎳基800合金腐蝕電化學(xué)性能和影響因素研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-21 09:46
鎳基800合金中Cr元素及Ni元素含量較高,因此使其具有優(yōu)良的抗高溫腐蝕能力,在工業(yè)中常用來制造需在嚴(yán)苛環(huán)境下服役的設(shè)備,尤其是在核電裝置中,可以作為傳熱管的材料之一。傳熱管的腐蝕環(huán)境比較復(fù)雜,主要是不同酸堿環(huán)境下多種侵蝕性離子(主要為Cl-、SO42-和S2O32-)共存的一、二回路水。因此研究800合金在不同腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性變化規(guī)律和鈍化膜形成與破裂機(jī)理具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。本論文將動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜(EIS)和Mott-Schottky法等電化學(xué)研究方法與實(shí)時(shí)、原位局部電化學(xué)測量技術(shù)-掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)相結(jié)合,深入研究侵蝕性離子(種類、濃度、占比等)、浸泡時(shí)間、溶液pH值等因素,對800合金的腐蝕電化學(xué)行為以及鈍化膜半導(dǎo)體特性的影響,探究合金表面局部電化學(xué)活性變化與鈍化膜鈍性及破壞之間的聯(lián)系,進(jìn)一步探究腐蝕機(jī)理,研究結(jié)果為800合金在核電等苛刻環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用提供有參考價(jià)值的理論及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本論文主要工作如下:1、鎳基800合金在侵蝕性溶液中的電化學(xué)特性研究在含有Cl-或SO42-的侵蝕性離子溶液中,改變侵蝕性離子濃度、浸泡時(shí)間及溶液pH值并分別對8...
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1壓水堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?1-1?Schematic?of?a?Pressurized?Water?Reactor?(PWR)?nuclear?power?plant??
其鎳含量較低,故800合金成為人們制造傳熱管的首??選材料之一[18]。國內(nèi)更注重對690合金的研宄,而在800合金的研究上投入的精??力和獲得的成果都遠(yuǎn)不如690合金,故研宄800合金的服役性能很有必要。??=麵A合金600TT合金/:爲(wèi)??I?1?1?1???60?1970?1980?1990??^?.??中?f?Tips:??期?600合金:Ni-16Cr*9Fe??S90合金:Ni-30Cr-1<3Fe??^0合金:Fe-33N〖.22Cr??圖1-2傳熱管使用材料發(fā)展史??Fig.?1-2?The?development?history?of?PWR?nuclear?power?plants?SG?tube?materials??1.2鎳基合金耐蝕性及鈍化膜性能研究??鎳基合金優(yōu)秀的抗腐蝕性得益于其在侵蝕性介質(zhì)中,表面會(huì)迅速自發(fā)形成穩(wěn)??定的鈍化膜[19_21],因此,研究鎳基合金表面鈍化膜的性質(zhì)是重中之重。??1.2.1影響鎳基合金鈍化膜耐蝕性的合金元素??元素是合金材料核心的組成部分,不同的合金元素,不同的加入量,都會(huì)對??合金鈍化膜的性能產(chǎn)生改變。??Ni元素是鎳基合金的核心元素,其比起Fe和Cr都更難被氧化,Ni對鹽、??堿、氟及大部分有機(jī)物質(zhì)都有抗腐蝕性。在腐蝕介質(zhì)中,Ni主要集中分布在合??金表面鈍化膜與基體交界處[22]。??Cr元素是不銹鋼材料中必不可少的合金元素,容易發(fā)生鈍化,一般會(huì)被氧化??為Cr3%對合金能起到很好的保護(hù)作用。同時(shí)Cr具有改善不銹鋼抗氧化性能的??作用,被廣泛作為特殊鋼的一種添加元素口】。腐蝕介質(zhì)pH越小,Cr在純化膜上??富集就越多[2
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???富集層t耗盡層?反型層??____ ̄-|?電位?E??圖1-3半導(dǎo)體電容隨外加電位的變化曲線??Fig?1-3?The?relation?between?potential?and?capacitance?for?semiconductor??半導(dǎo)體的空間電荷層可以劃分為三種(如圖1-3):富集層(enrichment?layer)、??耗盡層(depletion?layer)、反型層(inversion?layer)?[36]。由圖?1-4?可以得知,n??型和p型半導(dǎo)體的缺陷類型分別為施主和受主缺陷,所帶電荷也不一樣[6,夂35,37]。??Depletion?Region?Depletion?Region??__1??Ef?^—?Erq^ox?Ep?—…ERedox??(a)?(b)??圖1-4?(a)?n型半導(dǎo)體(b)p型半導(dǎo)體??Fig.?1-4?Depletion?layer?of?(a)?n-type?semiconductor?(b)?p-type?semiconductor??用Mott-Schottky關(guān)系式可表示為:??1???(?kT\??對于n型半導(dǎo)體一y?=??E-?Efb??(1-1)??C?qss0ND?y?q?)??1?2?f?kT^\??對于p型半導(dǎo)體,r?=??E?—?Efb??(1-2)??C?(JSSqNA?q?y??其中,C是空間電荷層電容;q是基本電荷(1.6xKr19C,空穴為負(fù)值,電子??為正值s是氧化物的介電常數(shù);是真空介電常數(shù);ND為施主密度(donors??density)?;?Na為受
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鍍錫板在氯化鈉溶液中的腐蝕行為研究[J]. 石云光,方圓,宋浩,王雅晴,吳志國,孫超凡. 材料保護(hù). 2019(08)
[2]NaCl濃度和pH值對X60鋼析氫行為影響的試驗(yàn)研究[J]. 楊超,李自力,何勇君,李偉,劉強(qiáng),吳勁勁. 材料保護(hù). 2019 (02)
[3]酸性氯離子溶液中硫代硫酸根對800合金腐蝕機(jī)理[J]. 夏大海,宋揚(yáng),宋詩哲,吳思博,馬超. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2018(06)
[4]壓水堆核電站二回路硫酸根來源與處理研究[J]. 鄭彬,柏樂,盧蓋. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇. 2018(04)
[5]中國核能科技“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的思考[J]. 蘇罡. 科技導(dǎo)報(bào). 2016(15)
[6]中國可再生能源發(fā)展路徑研究[J]. 趙良,白建華,辛頌旭,張晉芳. 中國電力. 2016(01)
[7]溫度對SUS304與SUS430不銹鋼耐腐蝕性及其鈍化膜半導(dǎo)體性能的影響[J]. 高磊,王保成. 太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]690合金在300°C含硫模擬堿性水化學(xué)中的腐蝕行為[J]. 夏大海,LUO Jing-Li. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[9]不同濃度比的硫酸根和氯離子溶液中鈍化膜的半導(dǎo)體特性轉(zhuǎn)變機(jī)制研究[J]. 夏大海,楊麗霞. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(08)
[10]掃描電化學(xué)顯微鏡原位表征pH值對核電蒸汽發(fā)生器合金腐蝕行為的影響(英文)[J]. 羅兵,夏大海. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
博士論文
[1]核電蒸汽發(fā)生器健康監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉彤.鄭州大學(xué) 2007
碩士論文
[1]不同因素對316L不銹鋼鈍化膜化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的影響研究[D]. 王育武.北京化工大學(xué) 2018
[2]醫(yī)用高氮無鎳奧氏體不銹鋼在仿體液中的腐蝕電化學(xué)研究[D]. 李桐.山東大學(xué) 2018
[3]304不銹鋼點(diǎn)蝕行為的電化學(xué)研究[D]. 葉超.南昌航空大學(xué) 2014
[4]蒸汽發(fā)生器換熱管應(yīng)力腐蝕規(guī)律試驗(yàn)研究[D]. 陳城.華南理工大學(xué) 2013
[5]殘余應(yīng)力促進(jìn)不銹鋼局部腐蝕的原位電化學(xué)研究[D]. 趙萌.山東大學(xué) 2013
[6]蒸汽發(fā)生器傳熱管690合金微觀結(jié)構(gòu)對腐蝕性能的影響[D]. 李青.上海交通大學(xué) 2013
本文編號:2929619
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1壓水堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖??Fig.?1-1?Schematic?of?a?Pressurized?Water?Reactor?(PWR)?nuclear?power?plant??
其鎳含量較低,故800合金成為人們制造傳熱管的首??選材料之一[18]。國內(nèi)更注重對690合金的研宄,而在800合金的研究上投入的精??力和獲得的成果都遠(yuǎn)不如690合金,故研宄800合金的服役性能很有必要。??=麵A合金600TT合金/:爲(wèi)??I?1?1?1???60?1970?1980?1990??^?.??中?f?Tips:??期?600合金:Ni-16Cr*9Fe??S90合金:Ni-30Cr-1<3Fe??^0合金:Fe-33N〖.22Cr??圖1-2傳熱管使用材料發(fā)展史??Fig.?1-2?The?development?history?of?PWR?nuclear?power?plants?SG?tube?materials??1.2鎳基合金耐蝕性及鈍化膜性能研究??鎳基合金優(yōu)秀的抗腐蝕性得益于其在侵蝕性介質(zhì)中,表面會(huì)迅速自發(fā)形成穩(wěn)??定的鈍化膜[19_21],因此,研究鎳基合金表面鈍化膜的性質(zhì)是重中之重。??1.2.1影響鎳基合金鈍化膜耐蝕性的合金元素??元素是合金材料核心的組成部分,不同的合金元素,不同的加入量,都會(huì)對??合金鈍化膜的性能產(chǎn)生改變。??Ni元素是鎳基合金的核心元素,其比起Fe和Cr都更難被氧化,Ni對鹽、??堿、氟及大部分有機(jī)物質(zhì)都有抗腐蝕性。在腐蝕介質(zhì)中,Ni主要集中分布在合??金表面鈍化膜與基體交界處[22]。??Cr元素是不銹鋼材料中必不可少的合金元素,容易發(fā)生鈍化,一般會(huì)被氧化??為Cr3%對合金能起到很好的保護(hù)作用。同時(shí)Cr具有改善不銹鋼抗氧化性能的??作用,被廣泛作為特殊鋼的一種添加元素口】。腐蝕介質(zhì)pH越小,Cr在純化膜上??富集就越多[2
?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???富集層t耗盡層?反型層??____ ̄-|?電位?E??圖1-3半導(dǎo)體電容隨外加電位的變化曲線??Fig?1-3?The?relation?between?potential?and?capacitance?for?semiconductor??半導(dǎo)體的空間電荷層可以劃分為三種(如圖1-3):富集層(enrichment?layer)、??耗盡層(depletion?layer)、反型層(inversion?layer)?[36]。由圖?1-4?可以得知,n??型和p型半導(dǎo)體的缺陷類型分別為施主和受主缺陷,所帶電荷也不一樣[6,夂35,37]。??Depletion?Region?Depletion?Region??__1??Ef?^—?Erq^ox?Ep?—…ERedox??(a)?(b)??圖1-4?(a)?n型半導(dǎo)體(b)p型半導(dǎo)體??Fig.?1-4?Depletion?layer?of?(a)?n-type?semiconductor?(b)?p-type?semiconductor??用Mott-Schottky關(guān)系式可表示為:??1???(?kT\??對于n型半導(dǎo)體一y?=??E-?Efb??(1-1)??C?qss0ND?y?q?)??1?2?f?kT^\??對于p型半導(dǎo)體,r?=??E?—?Efb??(1-2)??C?(JSSqNA?q?y??其中,C是空間電荷層電容;q是基本電荷(1.6xKr19C,空穴為負(fù)值,電子??為正值s是氧化物的介電常數(shù);是真空介電常數(shù);ND為施主密度(donors??density)?;?Na為受
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鍍錫板在氯化鈉溶液中的腐蝕行為研究[J]. 石云光,方圓,宋浩,王雅晴,吳志國,孫超凡. 材料保護(hù). 2019(08)
[2]NaCl濃度和pH值對X60鋼析氫行為影響的試驗(yàn)研究[J]. 楊超,李自力,何勇君,李偉,劉強(qiáng),吳勁勁. 材料保護(hù). 2019 (02)
[3]酸性氯離子溶液中硫代硫酸根對800合金腐蝕機(jī)理[J]. 夏大海,宋揚(yáng),宋詩哲,吳思博,馬超. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2018(06)
[4]壓水堆核電站二回路硫酸根來源與處理研究[J]. 鄭彬,柏樂,盧蓋. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇. 2018(04)
[5]中國核能科技“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的思考[J]. 蘇罡. 科技導(dǎo)報(bào). 2016(15)
[6]中國可再生能源發(fā)展路徑研究[J]. 趙良,白建華,辛頌旭,張晉芳. 中國電力. 2016(01)
[7]溫度對SUS304與SUS430不銹鋼耐腐蝕性及其鈍化膜半導(dǎo)體性能的影響[J]. 高磊,王保成. 太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]690合金在300°C含硫模擬堿性水化學(xué)中的腐蝕行為[J]. 夏大海,LUO Jing-Li. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[9]不同濃度比的硫酸根和氯離子溶液中鈍化膜的半導(dǎo)體特性轉(zhuǎn)變機(jī)制研究[J]. 夏大海,楊麗霞. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(08)
[10]掃描電化學(xué)顯微鏡原位表征pH值對核電蒸汽發(fā)生器合金腐蝕行為的影響(英文)[J]. 羅兵,夏大海. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
博士論文
[1]核電蒸汽發(fā)生器健康監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉彤.鄭州大學(xué) 2007
碩士論文
[1]不同因素對316L不銹鋼鈍化膜化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的影響研究[D]. 王育武.北京化工大學(xué) 2018
[2]醫(yī)用高氮無鎳奧氏體不銹鋼在仿體液中的腐蝕電化學(xué)研究[D]. 李桐.山東大學(xué) 2018
[3]304不銹鋼點(diǎn)蝕行為的電化學(xué)研究[D]. 葉超.南昌航空大學(xué) 2014
[4]蒸汽發(fā)生器換熱管應(yīng)力腐蝕規(guī)律試驗(yàn)研究[D]. 陳城.華南理工大學(xué) 2013
[5]殘余應(yīng)力促進(jìn)不銹鋼局部腐蝕的原位電化學(xué)研究[D]. 趙萌.山東大學(xué) 2013
[6]蒸汽發(fā)生器傳熱管690合金微觀結(jié)構(gòu)對腐蝕性能的影響[D]. 李青.上海交通大學(xué) 2013
本文編號:2929619
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