提高316l不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法

文档序号:8248522阅读:571来源:国知局
提高316l不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法,属于金属材料的表面处理工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]316L奥氏体不锈钢由于其具有良好的综合性能,被广泛应用到核电工业反应堆系统的结构材料。核电站结构材料在压水堆一回路水介质环境中,存在晶间腐蚀,应力腐蚀开裂,点腐蚀等隐患,影响核电站的安全运行。提高材料的耐腐蚀性能可以减少因腐蚀而造成的材料失效,也可以缓解因回路管道发生腐蚀导致离子进入回路带来的不利影响。
[0003]电解抛光(EP)处理方法,可以降低样品表面粗糙度,降低样品近表面的冷加工影响。Lee和Lai研宄发现电解抛光表面处理是一种提高不锈钢材料耐蚀性能非常有效的技术手段。电解抛光处理316L奥氏体不锈钢使得表面生成一层致密富铬保护膜,并形成等电势表面,从而减轻微电池腐蚀。目前已经报道的主要电解抛光工艺主要是用磷酸和硫酸混合溶液在80 °0电解抛光,然后放入30 °0水中浸泡20 min进行钝化,最后用水进行清洗。电解抛光不锈钢有些是为了改善表面粗糙度而进行的,也有对医用器械在人体体液环境中耐蚀性进行研宄,而没有对其在压水堆一回路水中耐蚀性能进行深入研宄。核电工业的很多构件如一回路和二回路冷却循环系统都是在高温高压环境下服役的,为了提高316L不锈钢材料的服役安全性,本发明提出一种提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。
[0006]一种提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法,具有以下工艺步骤:
a.将316L不锈钢表面依次用水砂纸进行逐级打磨;
b.用金刚石抛光膏进行机械抛光;
c.0 0C -20 °0的温度下,正负极两极板间电势差控制在20 v-60 v之间,在高氯酸体积分数为5%-35%的高氯酸和冰醋酸混合溶液中进行电解抛光30 s-200 s ;可以得到耐蚀性较好的316L不锈钢。
[0007]本发明主要针对316L不锈钢,将经过不同表面处理方式处理后的试样在模拟压水堆一回路水中浸泡120 h,发现经过电解抛光表面处理的试样表面依然非常光亮,而经过600#水砂纸处理的试样整个表面覆盖着黑色的表面膜。通过对其表面进行XPS深度剖析发现电解抛光改变了材料表面的化学成分,提高了表面膜中Cr元素的含量及靠近表面的合金层中Ni元素的含量,形成了较厚的Cr、Ni元素的氧化物保护膜从而极大地提高了耐蚀性。
[0008]本发明的工艺方法是应用于一些核电系统中一回路相关的结构件最终的表面处理,通过本工艺可以实现在不改变基体合金成分,通过电解抛光来改变316L不锈钢材料的表面状态来提高材料的耐腐蚀性能。材料经过砂纸打磨,机械抛光后在高氯酸体积分数为5%-35%的高氯酸和冰醋酸混合溶液中进行电解抛光30 s-200 S,可以得到光亮的表面,由于合金的选择性溶解,改变了表面的化学成分,提高了 Cr、Ni的相对含量,形成了 Cr、Ni元素的氧化物保护膜,有效地提高了耐蚀性。
[0009]本发明的特点是:通过电解抛光的表面处理方法改变了 316L不锈钢材料表面的化学成分,有效地提高了 316L不锈钢材料在高温高压的核电站压水堆环境中的耐蚀性。
【附图说明】
[0010]图1为经过模拟压水堆一回路水中浸泡120 h后样品A表面形貌;
图2为经过模拟压水堆一回路水中浸泡120 h后样品B表面形貌;
图3为经过模拟压水堆一回路水中浸泡120 h后,a为样品A表面XPS测得的化学成分,b为样品B表面XPS测得的化学成分。
【具体实施方式】
[0011]现将本发明的实施例具体叙述于后。
[0012]实施例1
将316L不锈钢沿垂直锻造方向切取5 mmX12 mmX3 mm试样,316L不锈钢的化学成分质量百分比为:66.5 Fe,17.26 Cr, 12.28 Ni,1.08 Mn,0.092 Si,0.026 C。试样表面经过600#水砂纸打磨后得到样品A。试样表面依次用水砂纸进行逐级打磨,然后用金刚石抛光膏进行机械抛光,最后进行电解抛光处理得到样品B。
[0013]电解抛光工艺参数:(1)温度:10 °C ;(2)正极:316L不锈钢,负极:不锈钢薄片,正负两极板间电势差:35 V; (3)抛光液:体积分数为1:3的高氯酸和冰醋酸混合溶液;
(4)电解抛光时间:100 So
[0014]将A,B两种样品在模拟核电站压水堆一回路水中进行浸泡实验。浸泡试验采用带有循环水的动态高温高压腐蚀测试系统;循环水溶液采用L1H和H3BO3配制,具体参数为:2 ppm Li+,1200 ppm B3+,D0<5 ppb,DH:2.5 ppm,腐蚀介质流动速率为 5 L/h,实验温度为310 °C,压强为12.20 MPa,浸泡时间为120 h。对浸泡后的试样进行XPS深度剖析观察其化学成分的改变。
[0015]浸泡120 h后的A,B两种样品的表面形貌分别如图1,2所不,A样品表面全部覆盖着一层黑色的表面膜,而B样品表面基本保持浸泡之前的光亮,表面存在少许点状黑色表面膜,这可能是由于电解抛光的不均匀造成的。
[0016]XPS深度剖析分析浸泡后样品A表面的化学成分如图3 a所示,通过O元素变化趋势可以分析表面膜的厚度,溅射55 s后,O元素含量只是略有下降,表明样品A浸泡后形成的表面膜较厚,XPS深度剖析分析浸泡后样品B表面的化学成分如图3 b所示,溅射到25 s时O元素含量已下降到初始值的一半,表明经过本发明处理的样品B浸泡后形成的表面膜的较薄,通过电解抛光处理可以有效降低表面膜的厚度,耐蚀性得到了提高。
【主权项】
1.在一种提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法,该方法具有以下工艺步骤: a.将316L不锈钢表面用水砂纸进行逐级打磨; b.用金刚石抛光膏进行机械抛光; c.0 0C-20 °0的温度下,以316L不锈钢为正极,以不锈钢薄片为负极,控制两极板间电势差在20 v-60 V之间,在高氯酸体积分数5%-35%的高氯酸和冰醋酸混合溶液中进行电解抛光30 s-200 S,得到耐蚀性较好的316L不锈钢。
【专利摘要】本发明涉及一种提高316L不锈钢在压水堆一回路水中耐腐蚀性能的表面处理方法,属于金属材料的表面处理工艺技术领域。该方法是将316L不锈钢依次用水砂纸进行逐级打磨,用金刚石抛光膏进行机械抛光,在0℃-20℃的温度下,以316L不锈钢为正极,以不锈钢薄片为负极,控制两极板间电势差在20v-60v之间,在高氯酸体积分数5%-35%的高氯酸和冰醋酸混合溶液中进行电解抛光30s-200s,从而得到在压水堆一回路水中耐腐蚀性能较好的316L不锈钢。
【IPC分类】C25F3-24
【公开号】CN104562173
【申请号】CN201410823860
【发明人】吕战鹏, 韩广东, 陈俊劼, 茹祥坤
【申请人】上海大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日
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