表面状态对316L不锈钢管焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响

2020-11-11 23:06:44

  焊接技术是核工业中制造包层结构装置及其它核装置必不可少的关键技术,且被广泛使用,但高速流液态LBE会对包层结构材料造成腐蚀,尤其是对相对脆弱的焊缝区域损伤更大,严重影响其使用,因此有必要采取措施来提高316L不锈钢管焊缝耐高速流液态LBE腐蚀的性能。浙江至德钢业有限公司制备了不同的表面状态的焊缝,研究不同表面状态对316L不锈钢管焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响。


 至德钢业对316L不锈钢管进行砂纸打磨、机械研磨及不同抛光方法的表面处理,并对处理后的试样进行液态LBE腐蚀试验,相似的还有中科院金属研究所对316L不锈钢管进行表面机械研磨,研究表面处理时间对表面强化的影响,聂鹤鹏等人对钛进行喷砂和机械抛光的表面处理,研究表面不同形貌对腐蚀性能的影响。因此本节主要选用砂纸打磨、机械抛光和电解抛光等不同表面状态的制备方案,具体方案如表所示。其中试样10和11用砂纸打磨时每隔一段时间就要更换90°的打磨方向,直至新磨痕完全覆盖上一轮的磨痕,重复多次;试样12先用180#到2000#砂纸打磨,然后使用抛光机进行机械粗抛光和细抛光,粗抛光选用W5粒度的金刚石金相抛光剂和φ250mm的丝绒金相抛光布,精抛光选用W0.5粒度的金刚石金相抛光剂和φ200mm的呢绒金相抛光布;试样13先用180#到2000#砂纸打磨,然后用40%硫和60%磷作为电解液,电解抛光5分钟。对四组试样腐蚀前的表面进行AFM检测,检测面积为20×20μm,如图所示,测得粗糙度总结如表所示。本试验温度为550℃,时间为500h,液态LBE与试样的相对流速为2.98m/s(根据章节,此相对流速下腐蚀过程中的磨损腐蚀起主导作用,溶解和氧化腐蚀遭到一定程度的削弱)。


 至德钢业主要研究了不同表面状态对316L不锈钢管焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响,主要结论如下:


 1. 四组不同316L不锈钢管表面状态的试样腐蚀后表面都生成了双氧化层,其双氧化层形成是符合腐蚀机理的,主要是元素迁移(主要为铬、铁和氧等元素)造成的氧化和溶解腐蚀以及高速流液态LBE对表面的磨损腐蚀。


 2. 316L不锈钢管表面粗糙度越低的试样受腐蚀后表面平均粗糙度越低,磨损腐蚀造成的材料剥落少,形成的双氧化层连续均匀,耐腐蚀性更强。


 3. 表面状态对316L不锈钢管焊缝耐腐蚀性能的影响主要表现在表面粗糙度的不同。表面粗糙度越低,试样表面抗磨损腐蚀能力越强。同时在制备低粗糙度试样过程中,试样表面形成的强化层或保护膜能够阻碍元素迁移,防止腐蚀的进一步深入。其中电解抛光的试样耐腐蚀性能最好,内氧化层厚度仅为5.8μm。


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