机械工程学报

作者：曾奇锋, 刘妍洁, 张乐福, 司胜义, 李聪, 卢俊强, 刘庆冬

单位：1. 上海交通大学核科学与工程学院 上海 200240;2. 上海核工程研究设计院股份有限公司 上海 200233;3. 上海交通大学材料科学与工程学院 上海 200240;4. 核电运行研究上海有限公司 上海 200120

关键词：Zr合金,腐蚀,氧化膜,溶解氧,空泡份额,水垢；

为了揭示空泡份额对高温富氧水中Zr合金表面水垢沉积和腐蚀行为的影响规律，采用高温高压动水回路试验，对Zr-4和SZA-4合金包壳管开展42 d腐蚀行为的对比评价研究。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Zr合金氧化膜及水垢的显微组织进行了观察，采用氢含量分析仪对吸氢量进行测定。结果表明，随着沿包壳管轴向温度和空泡份额的提高，两种Zr合金氧化膜厚度均表现出增加趋势，氧化膜/基体(O/M)界面的起伏程度加剧，同时吸氢量随之增加。腐蚀42 d时，两种Zr合金均处于腐蚀转折前的早期阶段，氧化膜保持良好的致密性及保护性，外层为等轴晶区，内层为柱状晶区，分布着较多尚未被完全氧化的第二相析出粒子(SPPs)，同时O/M界面存在明显的过渡层。包壳管表面水垢主要由不同晶粒尺寸的Fe的氧化物组成，可分为“疏松区”和“致密区”，其中疏松区的晶粒细小，存在大量孔洞。含Nb的SZA-4合金的氧化膜厚度大于无Nb的Zr-4合金，高温富氧水中的耐腐蚀性能较差，证实了Nb元素增加富氧环境中Zr合金腐蚀速率的事实，而这与常规压水堆环境中的腐蚀规律相反。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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