核电材料腐蚀行为的电化学噪声研究

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近年来,核电作为一种高效、稳定、经济的能源,在解决能源危机、改善环境质量方面起着重要的作用。但核事故的发生是对人类安全利用核能的重大挑战,在核电站运行过程中诱发安全事故的诸多因素中,核电关键结构材料的腐蚀失效是最重要的因素之一。本课题的重点是即以研究EN分析方法为主线,研究核电用材料在不同环境中的腐蚀特征。采用电化学噪声技术,对304不锈钢在2mol/L氯化钠溶液中发生的腐蚀过程进行约40h的实时连续监测。综合主成分分析/聚类分析、散粒噪声理论、小波分析和腐蚀形貌特征等诸多方法进行分析和论证,探讨点蚀的发展过程和腐蚀机理。结果表明,基于EN统计量的主成分分析/聚类分析法可用于解析该点蚀体系EN数据,且可以准确定量把点蚀分为3个阶段,与特征频率和腐蚀形貌的变化趋势相吻合。小波分析结果很好地解释了3个阶段的具体过程。采用电化学噪声方法分析温度对304不锈钢在高温高压水中腐蚀行为的影响。结合SEM结果和拉曼光谱结果分析可知从100℃到250℃,随着温度的升高,试样表面经历了两种腐蚀状态之间的转变。采用统计模式识别方法(主成分分析、聚类分析)、时域统计分析及小波分析等方法对电化学噪声数据进行解析,结合阿伦尼乌斯方程分析可知,温度升高,氧化膜生长的动力学控制步骤发生改变。当温度为100-200℃时,离子在液相中迁移扩散为氧化膜生长的动力学控制步骤。当温度为200-250℃时,化学反应为氧化膜生长的动力学控制步骤。采用电化学噪声技术、动电位极化技术和恒电位极化技术研究硫代硫酸根离子对合金800的腐蚀电化学行为的影响。合金800在同时含有S2O32-和Cl-离子的溶液中,噪声电阻、腐蚀电位、击穿电位和钝化区范围都较低,但稳态电流密度较高。结果表明,S2O32-和Cl-离子对合金800的腐蚀具有协同作用机制,即同时含有S2O32-和Cl-离子的溶液对合金800的腐蚀性要大于只含有S2O32-或者Cl-离子的溶液,导致腐蚀加剧。
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