后处理设备耐腐蚀材料

来源:正规十大搏彩网站 日期:2020年11月24日

目前世界上在运的乏燃料后处理厂均采用Purex流程,后处理厂设备面临着苛刻的腐蚀环境,世界后处理厂出现过许多因设备材料腐蚀而导致的事故。本文梳理了后处理厂设备耐腐蚀材料的最新研究进展和方向。

(一)不锈钢

超低碳不锈钢在核动力的各种腐蚀环境中具有丰富的使用经验,所以,国际上长期将其作为乏燃料溶解设备的材料。然而,由于不锈钢材料存在晶间腐蚀问题,国际上发生过很多后处理关键设备因为腐蚀而导致泄露的事故。目前,不锈钢材料的研究集中在其耐腐蚀性能的提升,超高纯奥氏体不锈钢是一个重要的研究方向。日本Ioka等人研发了超高纯度奥氏体不锈钢,同时进行了多次新的熔炼,以控制有害杂质的总量低于100 ppm。

(二)Ti合金

钛钽(Ti-Ta)合金在硝酸中具有优良的耐腐蚀性能,在上世纪,日本东海村后处理工厂用Ti-Ta合金制作的硝酸回收蒸发器等关键设备进行了中试运行,综合性能良好。近些年,通过表面改性增强钛合金耐腐蚀等性能受到了大家的关注。印度的Kamachi等研究了通过钛表面双氧化涂层技术在钛表面制造耐腐蚀保护层。燕山大学评估了激光表面重熔对Ti-Zr βTi合金显微结构和机械性质的影响,利用二氧化碳激光对Ti-Zr合金表面进行重熔,增强了Ti-Zr合金机械性能。

(三)锆合金

锆合金目前被普遍用作结构部件和燃料包壳材料,由于其即使在浓度高达98%的沸腾硝酸中也具有极好的耐蚀性,因而在后处理厂中具有广阔的应用前景,法国阿格厂UP3和UP2-800中就大量使用了锆材。目前的研究中,采用多种技术对锆合金性能进行调整改性。韩国Yang等人的研究证明,通过对有氧化钇涂层的Zr-4合金板材采用激光束扫描进行表面处理,Zr-4合金在室温下的抗拉强度增加了20%。深圳大学陈双双等人对Zr62.8-Cu15-Co9.2-Ti6-Al7玻璃合金进行微弧氧化处理,获得了更高的室温塑性。乌克兰Mordyuk等人通过超声波喷丸引发的大塑性变形过程,在Zr-1%Nb合金表面形成超细晶粒表面层。北京航空大学张涛等人通过激光表面熔化处理对Zr55Cu30Al10Ni5块体金属玻璃进行表面改性,从而改善其力学性能。

(四)其它

除上面提到的三种主要的耐腐蚀材料外,国际上还研究了Ti-5Ta-1.8Nb合金、Ti-Nb-Zr合金等新型耐腐蚀合金,都有一定的应用前景。

不同金属间的焊接接头部分,往往更容易发生腐蚀问题,因此焊接技术的研究也十分重要。钛合金、锆合金制设备需要连接至由不锈钢制成的其它部分,这就要求高完整性和耐腐蚀性异种接头。Kamachi等在11.5 mol/L的沸腾硝酸中对钛/不锈钢摩擦焊接和爆炸焊接的接头进行了三相腐蚀试验,结果表明爆炸焊接的耐腐蚀性能更好。

                                                                                                                                                                                 (正规十大搏彩网站  梁和乐)

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