316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的腐蝕行為

反應(yīng)堆主管道是一回路冷卻劑循環(huán)的主要通道，是冷卻劑壓力邊界，承擔(dān)著容納冷卻劑和傳輸熱量的核心功能，而且承受著高溫、高壓、高流速水的腐蝕作用。因此，材料的耐蝕性是主管道材料應(yīng)用性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。 

　　控氮00Cr17Ni12Mo2不銹鋼（316NG不銹鋼）作為新一代主管道用材，因添加了鉬和氮元素，大大提高了材料的抗氯離子腐蝕能力，降低了點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，具有強(qiáng)度高、塑韌性好、綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)。目前，對(duì)于316NG不銹鋼的長(zhǎng)周期耐腐蝕性能研究比較少。為此，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院的研究者研究了316NG材料在高純水環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕行為。 

　　材料取自316NG不銹鋼主管道直管段，試樣尺寸為30mm×20mm×3mm，兩端各有一個(gè)Φ3mm的掛樣孔。試驗(yàn)采用4L靜態(tài)高壓釜，試驗(yàn)溫度（300±3)℃、飽和蒸氣壓，腐蝕環(huán)境為除氧高純水，腐蝕周期分別為168,500,1000，2000，3000h。 

　　依次采用120～600號(hào)的水磨砂紙打磨試樣，去掉原始金屬表面；然后對(duì)試樣進(jìn)行清洗、干燥，稱量，測(cè)量尺寸，記錄數(shù)據(jù)；試樣放入高壓釜中，倒入高純水2500mL，關(guān)釜，升溫，當(dāng)溫度升至114℃時(shí)，除氧，然后設(shè)定溫度為300℃，繼續(xù)升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后計(jì)時(shí)。腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后取出試樣，清洗、脫水、干燥、稱量，待脫模使用；更換溶液，清潔高壓釜內(nèi)壁，放入其余試樣，重新升溫、除氧，開始下一周期試驗(yàn)。 

　　隨著復(fù)試時(shí)間的延長(zhǎng)，316NG不銹鋼的平均腐蝕速率急劇下降。這是因?yàn)樵诟g初期，氧化膜的生長(zhǎng)受金屬的氧化反應(yīng)控制，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)由腐蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失增大；隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵、鉻和鎳等金屬離子向外擴(kuò)散和氧發(fā)生反應(yīng)，在表面形成鐵鉻鎳的氧化物，阻礙了金屬基體與氧接觸而發(fā)生進(jìn)一步的腐蝕反應(yīng)，因此腐蝕速率明顯減小。 

　　316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的平均腐蝕速率為0.05mm/a，隨著腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)，其平均腐蝕速率急劇下降。 

　　316NG不銹鋼腐蝕產(chǎn)物的晶粒細(xì)小致密，尺寸約為0.5μm，均勻分布在整個(gè)基體表面，腐蝕產(chǎn)物主要以耐蝕性強(qiáng)的Fe3O4、NiFe2O4、FeCr2O4、鎳和鉻氧化物及氫氧化物等形式存在；腐蝕產(chǎn)物中的（鉻+鎳）與鐵的原子比大于基體中的，說明腐蝕產(chǎn)物主要為富鉻鎳而貧鐵的氧化物，具有較好的耐蝕性。