PWR一回路注锌对316L不锈钢及钴基合金腐蚀和腐蚀产物释放的影响规律

摘要

在模拟压水堆一回路水化学环境中，对主管道316L不锈钢和Stellite 6钴基合金分别开展了0,10,40μg·L^–1三种Zn质量浓度的均匀腐蚀试验.试验结束后，采用失重法计算两种材料的腐蚀速率和腐蚀产物释放速率，采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜能谱仪（TEM-EDS）以及高分辨和傅里叶转变分析氧化膜表面形貌、截面形貌、厚度、元素分布以及双层氧化膜相结构.结果表明，对于316L不锈钢，1000 h内10μg·L^–1 Zn的注入对腐蚀速率和释放速率影响不显著，增加Zn质量浓度至40μg·L^–1后，316L不锈钢的腐蚀速率、腐蚀产物释放速率和氧化膜厚度显著降低，其中氧化膜厚度由250 nm降低至95 nm.对于具有双相结构的Stellite 6钴基合金，γ-Co基体和碳化物间存在电偶腐蚀效应，γ-Co基体和相界腐蚀更显著.进一步延长腐蚀时间至3000 h，发现10μg·L^–1 Zn注入可以显著降低其腐蚀速率和腐蚀产物释放速率，当Zn质量浓度增加至40μg·L^–1时，钴基合金的腐蚀速率、腐蚀产物释放速和氧化膜厚度进一步降低.微观分析表明，注锌对两种合金腐蚀抑制机理相似，注入的Zn离子会在金属表面形成含Zn的尖晶石结构，显著提高外层氧化膜的致密性，阻碍金属离子向外扩散及氧离子向内扩散，促进内层氧化膜/基体界面处保护性Cr₂O₃的形成，进而显著降低316L不锈钢和Stellite 6钴基合金的腐蚀速率、腐蚀产物释放速率和氧化膜厚度.

关键词

注锌 / 316L不锈钢 / Stellite 6钴基合金 / 均匀腐蚀 / TEM