【技术专题】全面解析核电用不锈钢

核电站的通风净化设备主要用于送、排风系统中，可根据不同使用工况安装不同类型的空气过滤单元。用于实现空气净化，...





核电站的通风净化设备主要用于送、排风系统中，可根据不同使用工况安装不同类型的空气过滤单元。用于实现空气净化，特别适用于受污染或有害气体的送、排风系统，能有效地保护系统工作人员安全和周围环境的卫生。



我国核电厂的通风净化装置多数是用奥氏体不锈钢制造的。奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能、较好的抗辐照性能。但核电站大多建在沿海地区，海水空气湿度大，盐分含量高，而氯离子是不锈钢腐蚀的主要诱因之一。为了保证核电厂通风净化系统的安全，提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性尤为重要。

  1 海洋环境对核电用奥氏体不锈钢腐蚀的影响

 １.１海洋环境的腐蚀特点

不锈钢在一般的空气或淡水环境中发生腐蚀，表面会形成一层致密的氧化膜，使钢铁腐蚀过程受到抑制。海洋环境的空气氯离子含量较高，而氯离子很容易置换氧化膜中的氧破坏氧化膜，这就使在一定浓度的氯离子环境下很难建立稳定的钝态。而不锈钢中的钼，可降低氯离子对钝化膜的破坏。随着氯离子在设备上的积累，氯离子的浓度会越来越高，对不锈钢的腐蚀性会原来越大。

１.２点腐蚀

点蚀是金属表面相对集中在一个很小部位的局部腐蚀。在真正的点蚀前，不锈钢表面的保护性氧化层中先形成直径几个微米的微型凹陷，这种微型凹陷的迅猛增加是造成不锈钢大规模腐蚀的原因。不锈钢经过表面的酸洗钝化后，形成CrO３或Cr２O３氧化膜，使得不锈钢发挥最大的耐腐蚀性，有效阻挡了腐蚀性介质的侵蚀和破坏。核电厂不锈钢设备发生腐蚀的情况一般是点蚀，发生点蚀的部位一般出现在缝隙、划伤表面等钝化膜被破坏的表面。若不锈钢表面潮湿且含有氯离子，则可以在局部形成强酸溶解钝化膜，破坏稳定的钝化状态，导致大面积的腐蚀。

１.３晶间腐蚀

晶间腐蚀是金属腐蚀的一种常见的局部腐蚀，腐蚀从金属表面开始，沿着金属晶粒间的分界面向晶粒内部扩展，使晶粒间的结合力大大减弱。它是一种选择性腐蚀，沿晶界深入金属内部，这种腐蚀使金属在外表面上看不出任何迹象的情况下，却能使材料丧失其力学性能，甚至使材料完全失去强度，它是危害性很大的局部腐蚀形式之一。核电站通风净化设备在长时间运转过程中，氯离子积累到一定程度就会导致不锈钢壳体的晶间腐蚀。受到这种腐蚀的不锈钢，表面上不出任何腐蚀或是损坏，但不锈钢内部的晶界区已遭受破坏。腐蚀达到一定程度就会造成构件或设备的破坏，严重时会影响整个核电站的安全运转。

 2 奥氏体不锈钢材料的对比

奥氏体不锈钢常温和低温下有良好韧性、塑性、焊接性和抗腐蚀性，具有抵抗化学腐蚀和电化学腐蚀能力。核电站常用的不锈钢有304（0Cr18Ni9）、304L（00Cr19Ni10）、和316L（00Cr17Ni14Mo2）。

304不锈钢是一种通用性的不锈钢，它广泛用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。304不锈钢具有优良的耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。

304L不锈钢是含碳量比较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的含碳量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境产生晶间腐蚀。因此304L不锈钢的抗晶间腐蚀的能力优于304不锈钢。

316L不锈钢又称钛钢，添加Mo（2～3%），可以提高钝化膜的稳定性。316L不锈钢具有优秀的耐点蚀性和耐晶间腐蚀性，还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，在海洋环境或侵蚀性工业大气中的抗腐蚀能力大大地优于304不锈钢和304L不锈钢。

从抗腐蚀性能上来说316L不锈钢>304L不锈钢>304不锈钢，超低碳不锈钢又优于同钢号的普通不锈钢。加Ti、Mo或固溶处理是预防不锈钢点蚀的主要方法。

 3  耐腐蚀防护方法

在海洋环境下，海水空气湿度大，盐分含（下转第30页）（上接第35页）量高。空气中游离状态的氯离子成为不锈钢腐蚀的主要诱因之一。通过研究海洋环境对核电用奥氏体不锈钢腐蚀的影响，并对比奥氏体不锈钢材料性能，提出以下6种方法来提高所用不锈钢材料的抗腐蚀性。

３.１ 对不锈钢表面进行酸洗钝化。通过酸洗钝化使其表面覆盖极薄且致密的钝化膜，通过钝化膜把腐蚀介质隔离，形成奥氏体不锈钢的基本且主要的保护屏障。

３.２避免卤素离子集中。在通风系统的入风口设置干燥器或除雾器，尽可能地减少进入通风系统的氯离子的含量，从而降低附着在通风设备不锈钢表面氯离子的浓度，以减轻奥氏体不锈钢的腐蚀程度。

３.３在通风系统中入口处设置钝化剂添加接口，向通风系统中添加低浓度的硝酸盐或铬酸盐，以抑制氯离子吸附在金属表面，防止氯化物离子吸附而早造成点蚀或晶间腐蚀。

３.４尽量选用316L不锈钢。含钼2％～4％的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或晶间腐蚀。

３.５光亮退火处理。提高钝化膜在氯离子环境下稳定性，提高耐腐蚀性。（来源：中国腐蚀与防护网）

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