CLAM鋼和不銹鋼焊接接頭在液態(tài)PB-Bi合金中的腐蝕行為研究及流速模擬.pdf

1、在核工業(yè)中，冷卻水循環(huán)裝置已不能滿足冷卻要求，而液態(tài)金屬有良好的導(dǎo)熱性，可用作核反應(yīng)堆中的冷卻劑。目前可作為冷卻劑的液態(tài)金屬有液態(tài)Pb-Bi合金、液態(tài)Li-Pb合金、液態(tài)Li等，在冷卻過程中它們都會對結(jié)構(gòu)材料造成腐蝕，影響其使用壽命。核裝置中的許多結(jié)構(gòu)件都是采用熔化焊的方法制造的，其焊縫屬于鑄態(tài)組織，存在殘余應(yīng)力，在液態(tài)金屬中會受到更為嚴(yán)重的腐蝕。國內(nèi)外學(xué)者對液態(tài)金屬腐蝕問題的研究主要集中于母材的耐腐蝕性能，對熔焊接頭的耐液態(tài)金屬腐蝕性

2、研究較少。因此研究熔焊接頭在液態(tài)鉛鉍中的腐蝕機(jī)理具有重要的意義和價值。
　　CLAM鋼、304L和316L不銹鋼可作為聚變反應(yīng)堆中的第一壁包層結(jié)構(gòu)材料。CLAM鋼是中國低活化馬氏體鋼，性能優(yōu)良，與液態(tài)鉛鉍相容性好。304L和316L鋼是奧氏體不銹鋼，具有良好的加工性能和可焊性，在核反應(yīng)堆中應(yīng)用廣泛有較完備的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)液態(tài)鉛鉍腐蝕試驗的要求，課題組自主設(shè)計了一套動靜態(tài)鉛鉍合金腐蝕試驗裝置。本文主要研究不同焊接熱輸入的CLAM鋼焊接

3、接頭在500℃靜態(tài)鉛鉍合金中腐蝕400h的腐蝕行為，并分析其腐蝕機(jī)理;還研究了304L和316L不銹鋼在450℃動態(tài)鉛鉍合金腐蝕500h的腐蝕行為，并分析其腐蝕機(jī)理。
　　在靜態(tài)腐蝕試驗中，CLAM鋼焊縫表面生成了均勻連續(xù)的雙氧化層，外氧化層為疏松的FeO4，內(nèi)氧化層為致密的FeCrO4，液態(tài)鉛鉍滲入到外氧化層中，未滲入到內(nèi)氧化層和基體內(nèi)，氧化層對基體有一定的保護(hù)作用，可防止液態(tài)鉛鉍對基體的進(jìn)一步腐蝕。焊縫區(qū)比熱影響區(qū)腐蝕嚴(yán)重，不

4、同焊接熱輸入的焊接接頭的腐蝕現(xiàn)象沒有明顯區(qū)別，僅焊接熱輸入大的焊接接頭腐蝕較為嚴(yán)重。CLAM鋼焊件主要發(fā)生了氧化腐蝕和溶解腐蝕。在動態(tài)腐蝕試驗中，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)速為197r/min時，試樣在葉片65mm處，該位置的速度為1.340m/s，CFD模擬流速為0.440m/s，相對流速為0.9m/s，對表面造成了輕微磨損。研究表明304L不銹鋼焊件比316L更耐液態(tài)鉛鉍合金腐蝕。304L焊件的焊縫表面生成了一層極薄的氧化層，熱影響區(qū)表面未生成氧化層