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模拟压水堆一回路水中预充氢对316L不锈钢氧化膜的影响

2021-12-17崔同明蔡爽巍宁飞张锟马佳荣吕战鹏王东辉钟志民

腐蚀与防护 2021年6期

崔同明,蔡爽巍,宁飞,张锟,马佳荣,吕战鹏,王东辉,钟志民

(1.上海大学材料科学与工程学院材料研究所,上海 200072;2.上海大学省部共建特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海 200072;3.国核电站运行服务技术有限公司,上海 201306)

奥氏体不锈钢常用于制造压水堆(PWR)核电站关键设备,如堆内构件、支撑板、控制棒及主管道等[1-3]。以应力腐蚀开裂(SCC)为代表的环境促进开裂(EAC)是核电站结构件失效的主要形式[4],研究表明,SCC 与金属表面氧化膜的特性密切相关。压水堆一回路水中含有一定量的溶解氢(DH),DH通过表面吸附、分解和吸着进入金属内部。核电站一回路系统的金属构件长期服役于含氢的高温高压水中,氢必定会在金属基体中达到饱和,氢进入金属基体中会影响其在高温水中的力学性能、氧化性能和SCC性能[5-8]。PENG 等研究了预充氢对690镍基合金在高温纯水中生成氧化膜的形貌、成分及结构的影响,发现充氢试样表面生成了片状氧化物,存在较大的凸起,而未充氢试样表面为细小的颗粒状氧化物,氧化膜较为平整且厚度增加[9]。MA 等[10]通过动态氢扩散装置研究了扩散氢对高温水中316L不锈钢管氧化行为的影响,发现扩散氢使试样表面形成较大的氧化物颗粒,且其表面外层氧化膜中Fe、Ni含量高于无扩散氢试样中的,扩散氢使其内层富Cr的氧化膜厚度增加,氢加速金属离子扩散和氢诱导氧化物晶格缺陷起主要作用。KIM 等[11]采用U 型弯曲试验研究了DH 含量对182镍基合金在高温水中裂纹萌生和氧化行为的影响,发现当DH 含量较低时,没有尖晶石氧化物和裂纹出现,只有针状NiO 分布在外层氧化物中;……

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