304L不锈钢在硼酸水溶液中的腐蚀行为
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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无锡不锈钢因具有强度高、耐晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀以及焊接、加工性能优异等优点，而在核电工业中被广泛应用。压水堆核电站一回路主管道和堆内构件、驱动机构等关键设备的主要材料都采用304L和316L不锈钢。在压水堆核电站主回路中，无锡不锈钢在高温高压辐照的苛刻水化学环境中服役，不仅要保证结构完整性，还须具有较低的腐蚀速率，以减少氧化腐蚀产物在堆芯活化与堆芯外辐射场的活化。304L和316L不锈钢都具有良好的耐腐蚀性能，两者主要的差别是316L含有钼元素，使其具有良好的抗氯化物侵蚀性能。不锈钢点蚀和应力腐蚀开裂等研究表明局部腐蚀的发生与氧化形成钝化膜有密切关系。
影响无锡不锈钢钝化因素的复杂性不仅体现在微观组织上，亦体现在环境效应上。以往对不锈钢腐蚀行为的研究，研究者多关注含Cl-环境对钝化行为的破坏作用，简单地将点蚀电位作为特征参量来考核钝化膜稳定性。有研究者利用Mott-Schottky曲线、拉曼光谱测试和辉光放电发射光谱研究了316L不锈钢钝化膜结构，指出表面钝化膜的多层结构及其特征；外层主要为疏松的铁氧化物，内层主要为致密的铬氧化物。储存燃料组件的乏燃料铬架用304L不锈钢，运行环境为硼酸水环境，所以研究304L不锈钢在硼酸水溶液中的腐蚀性能对燃料组件的完整性具有十分重要的意义。
中广核工程有限公司的研究者采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜和能谱分析方法研究了304L不锈钢在硼酸水溶液中的腐蚀行为，试验材料为304L奥氏体无锡不锈钢，化学成分见表1：
表1 304L不锈钢的化学成分 %
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元素
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C
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S
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Si
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Mn
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P
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含量
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0.025
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0.002
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0.27
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1.38
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0.017
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元素
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Ni
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Cr
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Mo
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Cu
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Fe
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含量
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8.08
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18.04
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0.053
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0.074
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余量
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试验结果表明：
（1）304L不锈钢在25℃的较低温度硼酸水溶液中的自腐蚀电位和电流较小，并存在一定的钝化区，304L不锈钢的自腐蚀电位和腐蚀电流密度随着硼酸水溶液温度的升高而增大。
（2）不同温度下的电化学阻抗谱呈单容抗弧，表现为一个时间常数，80℃硼酸水溶液中的阻抗模值较小。
（3）开路电位条件下304L不锈钢在25℃温度硼酸水溶液中形成的钝化膜较为致密，电荷在钝化膜内转移时所遇的阻力也就更大，对基体的保护性更好。
（4）304L不锈钢经过不同时间的浸泡腐蚀试验后，表面形貌基本未发生变化，但在局部位置腐蚀稍显严重，腐蚀速率逐渐降低，并保持在较低的腐蚀速率。