西安核電用不鏽鋼材料

核電站的通風(fēng)淨化設備主要用於送、排風(fēng)係統中，可根據不同使用工況安裝不同類(lèi)型的空氣過(guò)濾單元。用於實(shí)現空氣淨化，特彆適用於受汙染或有害氣體的送、排風(fēng)係統，能有效地保護係統工作人員**和周?chē)h(huán)境的衛生。

我國核電廠(chǎng)的通風(fēng)淨化裝置多數是用奧氏體不鏽鋼製造的。奧氏體不鏽鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、較好的抗輻照性能。但核電站大多建在沿海地區，海水空氣濕度大，鹽分含量高，而氯離子是不鏽鋼腐蝕的主要誘因之一。為了保證核電廠(chǎng)通風(fēng)淨化係統的**，提高奧氏體不鏽鋼的耐腐蝕性尤為重要。

  1 海洋環(huán)境對核電用奧氏體不鏽鋼腐蝕的影響

 １.１海洋環(huán)境的腐蝕特點(diǎn)

 不鏽鋼在一般的空氣或淡水環(huán)境中發(fā)生腐蝕，表麵會(huì )形成一層致密的氧化膜，使鋼鐵腐蝕過(guò)程受到抑製。海洋環(huán)境的空氣氯離子含量較高，而氯離子很容易置換氧化膜中的氧破壞氧化膜，這就使在一定濃度的氯離子環(huán)境下很難建立穩定的鈍態(tài)。而不鏽鋼中的鉬，可降低氯離子對鈍化膜的破壞。隨著(zhù)氯離子在設備上的積累，氯離子的濃度會(huì )越來(lái)越高，對不鏽鋼的腐蝕性會(huì )原來(lái)越大。

１.２點(diǎn)腐蝕

點(diǎn)蝕是金屬表麵相對集中在一個(gè)很小部位的局部腐蝕。在真正的點(diǎn)蝕前，不鏽鋼表麵的保護性氧化層中先形成直徑幾個(gè)微米的微型凹陷，這種微型凹陷的迅猛增加是造成不鏽鋼大規模腐蝕的原因。不鏽鋼經(jīng)過(guò)表麵的酸洗鈍化後，形成CrO３或Cr２O３氧化膜，使得不鏽鋼發(fā)揮*大的耐腐蝕性，有效阻擋了腐蝕性介質(zhì)的侵蝕和破壞。核電廠(chǎng)不鏽鋼設備發(fā)生腐蝕的情況一般是點(diǎn)蝕，發(fā)生點(diǎn)蝕的部位一般出現在縫隙、劃傷表麵等鈍化膜被破壞的表麵。若不鏽鋼表麵潮濕且含有氯離子，則可以在局部形成強酸溶解鈍化膜，破壞穩定的鈍化狀態(tài)，導致大麵積的腐蝕。

１.３晶間腐蝕

晶間腐蝕是金屬腐蝕的一種常見(jiàn)的局部腐蝕，腐蝕從金屬表麵開(kāi)始，沿著(zhù)金屬晶粒間的分界麵向晶粒內部擴展，使晶粒間的結合力大大減弱。它是一種選擇性腐蝕，沿晶界深入金屬內部，這種腐蝕使金屬在外表麵上看不出任何跡象的情況下，卻能使材料喪失其力學(xué)性能，甚至使材料完全失去強度，它是危害性很大的局部腐蝕形式之一。核電站通風(fēng)淨化設備在長(cháng)時(shí)間運轉過(guò)程中，氯離子積累到一定程度就會(huì )導致不鏽鋼殼體的晶間腐蝕。受到這種腐蝕的不鏽鋼，表麵上不出任何腐蝕或是損壞，但不鏽鋼內部的晶界區已遭受破壞。腐蝕達到一定程度就會(huì )造成構件或設備的破壞，嚴重時(shí)會(huì )影響整個(gè)核電站的**運轉。

 2 奧氏體不鏽鋼材料的對比

奧氏體不鏽鋼常溫和低溫下有良好韌性、塑性、焊接性和抗腐蝕性，具有抵抗化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕能力。核電站常用的不鏽鋼有304（0Cr18Ni9）、304L（00Cr19Ni10）、和316L（00Cr17Ni14Mo2）。

 304不鏽鋼是一種通用性的不鏽鋼，它廣泛用於製作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設備和機件。304不鏽鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。

 304L不鏽鋼是含碳量比較低的304不鏽鋼的變種，用於需要焊接的場(chǎng)合。較低的含碳量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至*少，而碳化物的析出可能導致不鏽鋼在某些環(huán)境產(chǎn)生晶間腐蝕。因此304L不鏽鋼的抗晶間腐蝕的能力優(yōu)於304不鏽鋼。

 316L不鏽鋼又稱(chēng)鈦鋼，添加Mo（2～3%），可以提高鈍化膜的穩定性。316L不鏽鋼具有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性和耐晶間腐蝕性，還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能，在海洋環(huán)境或侵蝕性工業(yè)大氣中的抗腐蝕能力大大地優(yōu)於304不鏽鋼和304L不鏽鋼。

 從抗腐蝕性能上來(lái)說(shuō)316L不鏽鋼>304L不鏽鋼>304不鏽鋼低碳不鏽鋼又優(yōu)於同鋼號的普通不鏽鋼。加Ti、Mo或固溶處理是預防不鏽鋼點(diǎn)蝕的主要方法。

 3  耐腐蝕防護方法

 在海洋環(huán)境下，海水空氣濕度大，鹽分含（下轉第30頁(yè)）（上接第35頁(yè)）量高。空氣中遊離狀態(tài)的氯離子成為不鏽鋼腐蝕的主要誘因之一。通過(guò)研究海洋環(huán)境對核電用奧氏體不鏽鋼腐蝕的影響，並對比奧氏體不鏽鋼材料性能，提出以下6種方法來(lái)提高所用不鏽鋼材料的抗腐蝕性。

３.１ 對不鏽鋼表麵進(jìn)行酸洗鈍化。

通過(guò)酸洗鈍化使其表麵覆蓋極薄且致密的鈍化膜，通過(guò)鈍化膜把腐蝕介質(zhì)隔離，形成奧氏體不鏽鋼的基本且主要的保護屏障。

３.２避免鹵素離子集中。

在通風(fēng)係統的入風(fēng)口設置乾燥器或除霧器，儘可能地減少進(jìn)入通風(fēng)係統的氯離子的含量，從而降低附著(zhù)在通風(fēng)設備不鏽鋼表麵氯離子的濃度，以減輕奧氏體不鏽鋼的腐蝕程度。

３.３在通風(fēng)係統中入口處設置鈍化劑添加接口，向通風(fēng)係統中添加低濃度的硝酸鹽或鉻酸鹽，以抑製氯離子吸附在金屬表麵，防止氯化物離子吸附而早造成點(diǎn)蝕或晶間腐蝕。

３.４儘量選用316L不鏽鋼。含鉬2％～4％的奧氏體型不鏽鋼具有良好的耐點(diǎn)蝕性能。使用含鉬奧氏體型不鏽鋼可顯著(zhù)減少點(diǎn)蝕或晶間腐蝕。

３.５光亮退火處理。提高鈍化膜在氯離子環(huán)境下穩定性，提高耐腐蝕性。