组织结构对690合金腐蚀行为影响研究
摘 要摘 要利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和电流-时间响应曲线对690合金在不同浓度的NaCl溶液和0.5%Na2SO4不同浓度NaCl溶液中的电化学行为进行了研究。结果表明，690合金在不同浓度的NaCl溶液中均表现出阳极钝化现象，腐蚀速率随NaCl浓度的升高而增加。钝化后690合金的耐蚀性提高，在1.5%NaCl溶液中生成的钝化膜较致密。钝化时间小于一定时间时690合金在0.1%、0.3%、0.5%、1.0%NaCl中的腐蚀电流密度低于其在1.5%NaCl中的腐蚀电流密度，当钝化时间大于一定时间时690合金在0.1%、0.3%、0.5%、1.0%NaCl中的腐蚀电流密度反而高于其在1.5%NaCl中的腐蚀电流密度。在0.5%Na2SO4不同浓度NaCl溶液中，B-0546型690合金的耐蚀性随NaCl溶液浓度的升高而降低，其钝化膜保护性增强；B-0547型690合金的耐蚀性则随NaCl溶液浓度的升高而增强，其钝化膜保护性减弱。关键字：690合金 ， 腐蚀 ，电化学 ， 钝化膜目录
第一章 绪论 7
1.1 前言 7
1.1.1 690合金的概述 9
1.1.2 690合金的特殊性能 11
1.1.3 690合金的主要应用 11
1.1.4 690合金的发展动向 12
1.2 金属的点蚀 13
1.2.1 点蚀的概念 13
1.2.2 不锈钢的点蚀特点和在NaCl溶液中的环形阳极极化曲线 14
1.2.3 点蚀的引发机理 15
1.2.4 点蚀的扩展机理 15
1.2.5 点蚀的影响因素 15
1.2.6 点蚀的研究方法 17
1.3 研究690合金耐蚀性机理常用分析方法 18
1.3.1 透射电子显微镜 18
1.3.3 X射线光电子能谱 18
1.4论文研究的意义 18
第二章 实验内容及实验方法 19
2.1实验材料与仪器 19
2.2实验原理与方法 20
2.2.1实验原理 20
2.2.2实验方法 24
2.4实验内容
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
分析方法 18
1.3.1 透射电子显微镜 18
1.3.3 X射线光电子能谱 18
1.4论文研究的意义 18
第二章 实验内容及实验方法 19
2.1实验材料与仪器 19
2.2实验原理与方法 20
2.2.1实验原理 20
2.2.2实验方法 24
2.4实验内容 24
2.4.1电化学实验 24
第三章 690合金在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为影响研究 26
3.1 极化曲线图 26
3.1.1不同浓度的NaCl溶液中的极化曲线 26
3.2 阻抗曲线图 27
3.2.1 690合金在不同浓度的NaCl溶液中的阻抗图 27
3.2.2 690合金在不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗的拟合 28
第四章 690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的腐蚀行为影响研究 29
4.1 690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的阻抗图 29
4.1.1 B0546型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的阻抗图 30
4.1.2 B0546型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗的拟合 31
4.1.3 B0547型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗图 32
4.2 恒电位电流瞬态响应技术（it响应）测量690合金钝化膜的稳定性 33
4.2.1 B0546型690合金钝化膜的稳定性 33
4.2.2 B0547型690合金钝化膜的稳定性 36
4.3 690合金钝化膜的MottSchottky（MS）曲线 38
结论 42
致谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1 前言
随着全世界经济的快速发展和科学技术的不断提高，各国之间的合作与竞争越来越激烈，一个国家的综合国力水平直接反映出了国家是否强大，而综合国力是由多方面体现出来的，其中电力工业是众多因素中的一个重要因素，而核电技术作为当代电力工业最有前景的项目，其发展水平的高低直接可以反应出一个国家的高新科技水平。我国作为一个发展中的大国，大力发展核电事业是提升我国综合实力的一项重要任务，目前我国已将开始大力生产核电机组，这将意味着我国每年可以通过核电机组发出更多电量，平均达到3200亿千瓦时，从而极大的节约我国的能源问题。
从图1中可以看到，该图所绘的就是压水堆核电站核岛、常规岛、配套设施三个部分设备的示意图。蒸汽发生器在压水堆核电站的核钢炉部分，它链接这一回路循环泵和二回路，传热管在蒸汽发生器内工作，传热管在具有高腐蚀介质的环境中工作会引起各种腐蚀，主要是应力腐蚀、晶间腐蚀[1,2]。
图1 压水堆核电站设备示意图
图2 蒸汽发生器结构及腐蚀示意图
蒸汽发生器是至关重要的设备，它运转周期的长短直接影响到其发电效率，而保证其使用时间的主要一级部件就是传热管。一旦传热管出现问题，其后果不堪设想，轻者影响核电站的正常运转，造成经济损失，严重的会引发核事故造成人员伤亡。由此可见，选用正确材质的传热管是保证核电站良好运转的关键。早在上世纪60年代，当时蒸汽发生器的传热管材料采用的是镍基600合金，但在使用600合金后人们却发现它在运转过程中会出现应力腐蚀敏感、点蚀和晶间腐蚀等问题。随着材料科学和核电事业的不断发展，人们终于研制出一种各方面性能都优于600合金的690合金，而在90年代初期，6用690合金所加工成型的传热管被广泛的使用，而且有很多本来使用老式管热管的机组也陆续替换成新款[3]，随着690合金的时代来临，因此人们开展了许多与690合金传热管腐蚀行为相关的研究[47]。
蒸汽发生器在运转过程当中由于一些原因产生了某些有害杂质(如Na+, SO42、Cl, OH,Pb等)，这些有害的杂质进入传热管后会导致传热管的腐蚀失效，其原因是有害杂质进入传热管的缝隙处，杂质在高温密闭的环境中积累从而腐蚀传热管[8]。众所周知，在高温高压水中镍基合金会发生电化学腐蚀，这是一种液相反应，生成的腐蚀产物经过研究发现其膜结构为双层结构[9]，但膜的化学成分、对基体的保护性能以及结构等问题依然存在问题[10,11]，有关腐蚀性离子存在条件下的膜结构分析的研究相对较少。
1.1.1 690合金的概述
690合金因其优秀的性能成为当今全世界上最炙手可热的传热管材料，其在反应堆一、二回路介质中的出色的耐蚀性能被全世界所认可，因而被各国核电站广泛使用。690合金是一种性能优秀的合金，相比于600合金，一种早期核电站所使用的传热管材料，它具有更优秀的抗氧化性能、抗应力腐蚀性能、抗高温气氛腐蚀性能和抗水性介质腐蚀性能。由于它的含碳量不超过0.03%，因此它具有非常好的加工特性、稳定性、和强度。影响690合金管材的性能的工艺有三点：一是热处理，二是制管工艺，三是冶金工艺。通过热处理的手段对690合金所加工的金属管进行处理，可以通过退火、特殊时效热处理和消除应力热处理三种手段进行。690合金的冶金工艺和制管工艺要严格控制其杂质、挤压、锻造、轧制工艺。
由于690合金如今已经被广泛的在全世界的核电事
第一章 绪论 7
1.1 前言 7
1.1.1 690合金的概述 9
1.1.2 690合金的特殊性能 11
1.1.3 690合金的主要应用 11
1.1.4 690合金的发展动向 12
1.2 金属的点蚀 13
1.2.1 点蚀的概念 13
1.2.2 不锈钢的点蚀特点和在NaCl溶液中的环形阳极极化曲线 14
1.2.3 点蚀的引发机理 15
1.2.4 点蚀的扩展机理 15
1.2.5 点蚀的影响因素 15
1.2.6 点蚀的研究方法 17
1.3 研究690合金耐蚀性机理常用分析方法 18
1.3.1 透射电子显微镜 18
1.3.3 X射线光电子能谱 18
1.4论文研究的意义 18
第二章 实验内容及实验方法 19
2.1实验材料与仪器 19
2.2实验原理与方法 20
2.2.1实验原理 20
2.2.2实验方法 24
2.4实验内容
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
分析方法 18
1.3.1 透射电子显微镜 18
1.3.3 X射线光电子能谱 18
1.4论文研究的意义 18
第二章 实验内容及实验方法 19
2.1实验材料与仪器 19
2.2实验原理与方法 20
2.2.1实验原理 20
2.2.2实验方法 24
2.4实验内容 24
2.4.1电化学实验 24
第三章 690合金在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为影响研究 26
3.1 极化曲线图 26
3.1.1不同浓度的NaCl溶液中的极化曲线 26
3.2 阻抗曲线图 27
3.2.1 690合金在不同浓度的NaCl溶液中的阻抗图 27
3.2.2 690合金在不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗的拟合 28
第四章 690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的腐蚀行为影响研究 29
4.1 690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的阻抗图 29
4.1.1 B0546型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度NaCl的溶液中的阻抗图 30
4.1.2 B0546型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗的拟合 31
4.1.3 B0547型690合金在0.5%Na2SO4和不同浓度的NaCl溶液中的交流阻抗图 32
4.2 恒电位电流瞬态响应技术（it响应）测量690合金钝化膜的稳定性 33
4.2.1 B0546型690合金钝化膜的稳定性 33
4.2.2 B0547型690合金钝化膜的稳定性 36
4.3 690合金钝化膜的MottSchottky（MS）曲线 38
结论 42
致谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1 前言
随着全世界经济的快速发展和科学技术的不断提高，各国之间的合作与竞争越来越激烈，一个国家的综合国力水平直接反映出了国家是否强大，而综合国力是由多方面体现出来的，其中电力工业是众多因素中的一个重要因素，而核电技术作为当代电力工业最有前景的项目，其发展水平的高低直接可以反应出一个国家的高新科技水平。我国作为一个发展中的大国，大力发展核电事业是提升我国综合实力的一项重要任务，目前我国已将开始大力生产核电机组，这将意味着我国每年可以通过核电机组发出更多电量，平均达到3200亿千瓦时，从而极大的节约我国的能源问题。
从图1中可以看到，该图所绘的就是压水堆核电站核岛、常规岛、配套设施三个部分设备的示意图。蒸汽发生器在压水堆核电站的核钢炉部分，它链接这一回路循环泵和二回路，传热管在蒸汽发生器内工作，传热管在具有高腐蚀介质的环境中工作会引起各种腐蚀，主要是应力腐蚀、晶间腐蚀[1,2]。
图1 压水堆核电站设备示意图
图2 蒸汽发生器结构及腐蚀示意图
蒸汽发生器是至关重要的设备，它运转周期的长短直接影响到其发电效率，而保证其使用时间的主要一级部件就是传热管。一旦传热管出现问题，其后果不堪设想，轻者影响核电站的正常运转，造成经济损失，严重的会引发核事故造成人员伤亡。由此可见，选用正确材质的传热管是保证核电站良好运转的关键。早在上世纪60年代，当时蒸汽发生器的传热管材料采用的是镍基600合金，但在使用600合金后人们却发现它在运转过程中会出现应力腐蚀敏感、点蚀和晶间腐蚀等问题。随着材料科学和核电事业的不断发展，人们终于研制出一种各方面性能都优于600合金的690合金，而在90年代初期，6用690合金所加工成型的传热管被广泛的使用，而且有很多本来使用老式管热管的机组也陆续替换成新款[3]，随着690合金的时代来临，因此人们开展了许多与690合金传热管腐蚀行为相关的研究[47]。
蒸汽发生器在运转过程当中由于一些原因产生了某些有害杂质(如Na+, SO42、Cl, OH,Pb等)，这些有害的杂质进入传热管后会导致传热管的腐蚀失效，其原因是有害杂质进入传热管的缝隙处，杂质在高温密闭的环境中积累从而腐蚀传热管[8]。众所周知，在高温高压水中镍基合金会发生电化学腐蚀，这是一种液相反应，生成的腐蚀产物经过研究发现其膜结构为双层结构[9]，但膜的化学成分、对基体的保护性能以及结构等问题依然存在问题[10,11]，有关腐蚀性离子存在条件下的膜结构分析的研究相对较少。
1.1.1 690合金的概述
690合金因其优秀的性能成为当今全世界上最炙手可热的传热管材料，其在反应堆一、二回路介质中的出色的耐蚀性能被全世界所认可，因而被各国核电站广泛使用。690合金是一种性能优秀的合金，相比于600合金，一种早期核电站所使用的传热管材料，它具有更优秀的抗氧化性能、抗应力腐蚀性能、抗高温气氛腐蚀性能和抗水性介质腐蚀性能。由于它的含碳量不超过0.03%，因此它具有非常好的加工特性、稳定性、和强度。影响690合金管材的性能的工艺有三点：一是热处理，二是制管工艺，三是冶金工艺。通过热处理的手段对690合金所加工的金属管进行处理，可以通过退火、特殊时效热处理和消除应力热处理三种手段进行。690合金的冶金工艺和制管工艺要严格控制其杂质、挤压、锻造、轧制工艺。
由于690合金如今已经被广泛的在全世界的核电事
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