Защита конструкционных перлитных сталей от коррозии на основе поверхностного оксидирования

• Автор: Лысенко, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 154 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ:

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Проблемы выбора конструкционных материалов для оборудования ЯЭУ

1.2 Коррозия металлов

1.3 Методы защиты перлитных сталей от коррозии в стояночных и переходных режимах

1.3.1 Пассивация энергетического оборудования

1.3.2 Способы консервации энергетического оборудования

1.4 Обсуждение литературных данных и выбор направления исследований

2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Методика изучения процессов коррозии сталей
2.1.1 Оценка защитной способности оксидных плёнок по минимальной
концентрации нитрита натрия
2.1.2 Оценка защитной способности оксидных плёнок методом сравнения
потенциостатических поляризационных кривых
2.2 Методики изучения форм существования железа в растворах
2.2.1 Спектрофотометрия
2.2.2 рН-метрия
2.3 Методики изучения форм существования железа в окисных пленках и в продуктах коррозии
2.3.1 Дифракция электронов на отражение
2.3.2 Рентгеновская дифракция
2.3.3 Сканирующая электронная микроскопия
2.3.4 Определение толщины плёнок
2.3.5 ЯГР - спектроскопия
2.4 Методики определения пористости оксидных плёнок
2.4.1 Методика оценки объёмной пористости оксидных покрытий сталей
2.4.2 Методика определения сквозной пористости оксидных покрытий сталей
2.5 Методика радиометрических измерений
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Исследование коррозионного поведения сталей в воде и водных растворах ингибиторов
3.1.1 Коррозия сталей в условиях эксплуатации энергетического оборудования в стояночных режимах
3.1.2 Поведение конструкционных материалов ЯЭУ в растворах ингибиторов
3.1.3 Поведение конструкционных материалов ЯЭУ, имеющих на поверхности
радиоактивные отложения, в воде и водных растворах ингибиторов
3.1.4 Исследование радиационной стойкости ингибиторов
3.1.5 Сорбция радионуклидов на конструкционных материалах
3.2 Разработка способов оценки пористости оксидных пленок методом заполнения пор радиоактивным раствором
3.2.1 Сорбция радионуклидов на сталях в растворах электролитов
3.2.2 Оценка объемной пористости оксидных покрытий радиометрическим
способом
3.2.3 Оценка сквозной пористости оксидных покрытий радиометрическим
способом
3.3 Исследования влияния различных параметров обработки на защитные свойства оксидных пленок, полученных в нитритных растворах

3.3 Л Изучение влияния величины pH раствора
3.3.2 Обоснование оптимальных параметров обработки стали в оксидирующем
растворе азотистой кислоты
3.3.3 Оксидирование сталей в растворах солей азотистой кислоты
3.3.4 Автоклавные испытания
3.3.5 Влияние толщины оксидных пленок на их защитные свойства
3.3.6 Стендовые испытания
3.4 О механизмах защиты оксидированных сталей в растворах анодных ингибиторов
и при ведении нейтрально-кислородного режима
3.5 Внедрение технических решений по предотвращению стояночной коррозии турбины Р-50-130/13 Киришской ГРЭС
АКТ об использовании нитрита аммония в качестве оксидирующего агента при консервации турбины Р-50-130/7 ГРЭС-19 АО "Ленэнерго"
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Фактический процесс пассивации турбины Р-50-130/
Киришской ГРЭС
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Пробник
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Уточненная схема измерений и контроля при прогреве и
консервации турбины Р-50-130/
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Эскиз уточнений элементов системы ввода консерванта
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Отзыв отраслевого отдела водно-химических режимов и коррозии
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Методики определения концентрации кислорода в воде
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЭС - атомные электрические станции
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор
ВХР - водно-химический режим
ГРЭС - государственная районная электрическая станция
КМПЦ - контур многократной принудительной циркуляции
КПД - коэффициент полезного действия
КПР - капитальный профилактический ремонт
КуАЭС - Курская атомная электрическая станция
ЛАЭС - Ленинградская атомная электрическая станция
МНЖ - Медно-никиле-железный сплав
НКВР - нейтрально-кислородный водный режим
ПНД - подогреватель низкого давления
ППР - плановый предупредительный ремонт
РБМК - реактор большой мощности канальный
САЭС - Смоленская атомная электрическая станция
ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент
ТЭС - тепловая электрическая станция
ФСД - фильтр смешанного действия
ЧАСЭ - Чернобыльская атомная электрическая станция
ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота
ЯГРС - ядерная гаммо-резонансная спектрометрия
ЯЭУ - ядерная энергетическая установка

Толщина пленки растет в интервале температур 300-350°С от 2 до 10 мкм, по мере увеличения температуры и продолжительности обработки.
Оптимальными параметрами процесса парового оксидирования являются:
температура перегретого пара 500-550°С, давление пара 0.2-0.4 атм, время обработки 60-80 мин.
Пленки полученные при температуре выше 550°С, несмотря на меньшую пористость и более высокую коррозионную стойкость, имеют низкую прочность и пластичность, а также слабое сцепление с металлом /75/.
В работе /21/ показано, что после проведения обработки паром одного из подогревателей, скорость коррозии снизилась в 5.0 раз по сравнению с необработанным.
На АЭС с кипящими реакторами фирмы КВУ-франфурт после предпусковой химической очистки для пассивации оборудования проводилась обработка всего контура перегретым паром по определенной технологии /76/.
Недостатком является практическая невозможность достижения оптимальных параметров при оксидировании на АЭС паротермическим способом.
В последние годы появились работы, в которых показано, что добавка в пар кислорода или перекиси водорода позволяет снизить температуру обработки до 250-450°С /77,78/.
1.3.1.8 Оксидирование перлитных сталей в нитратных растворах.
Технологически наиболее перспективно оксидирование в растворах, содержащих нитрат-ионы, где защитные плёнки образуются уже при 60°С. Обработка перлитной стали раствором КН4Ы03 с pH 7.0 (ЫН4ОН) в течение 15 мин. при 80°С создаёт на её поверхности защитную плёнку магнетита толщиной 10-15 мкм /37/. Однако, в работе /79/ показано, что оптимальной величиной pH является значение равное 3,5. Для азотной ки-