690镍基合金/405不锈钢高温高压水缝隙腐蚀机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51671201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The crevice between steam generator (SG) tube and support plate in secondary circuit in pressurized water reator (PWR) nuclear power plants (NPPs) is a key site of corrosion degradation of SG tube, where the environmentally assisted degradation issues frequently takes place during service. The present project first designs an artifical exposure testing device whose geometric size is accurately adjustable for crevice corrsoion in high temperature and high pressure water environments, and a compartmentalized cell consiting of large anode and small cathode for electrochemical tests in high temperature and high pressure water environments. The crevcie corrosion behaviors of SG tube material and support plate materials, namely, 690 nickel-base alloy and 405 stainless steel, are investeged jointly using exposure and electrochemical tests in high temeprature pressurized water, theoretical calculation of the distribution of water chemistry parameter and potential within the crevice, thermodynamic analyses and predictions of potential-pH relationship, in-situ Raman spectra measurements of crevcie corrosion prodcuts in high temperature pressurized water and ex-situ surface and microscopic analyses of crevice specimens after exposure tests. The effects of crevice-constructed materials, crevice geometry, water chemistry parameters, potential, temperature and time on characteristics of crevice corrosion are taken fully into account. The aim is to clarify crevice corrosion failure mechanism in high temperatue pressurized water and environmentally assisted degradation of SG tubes during service. The present work will be much helpful for finding the effective paths to resist crevice corrosion in high temperature pressurized water and ensuring the safe service of SG tubes in PWR NPPs.
压水堆(PWR)核电站二次侧蒸汽发生器(SG)传热管与支撑板之间的缝隙区域是SG传热管腐蚀损伤的关键位置,由此引发的环境失效问题在服役过程中频有发生。本项目以PWR核电站SG传热管用690镍基合金/支撑板用405不锈钢为研究对象,通过设计缝隙几何精确可调的高温高压水浸泡试验用人工缝隙模拟装置及大阴极、小阳极的电极分离的电化学测量系统,结合缝隙内水化学参数和电位分布的理论计算及高温高压水缝隙腐蚀产物相的热力学预测、缝隙腐蚀产物膜的原位光谱分析和非原位表面与微观分析验证,研究同材和异材构造的人工缝隙在模拟PWR核电站二次侧高温高压水中的缝隙腐蚀行为,考察缝隙构造材料与缝隙几何、水化学参数、电位、温度、时间等因素对缝隙腐蚀产物膜特征的影响规律,阐明高温高压水缝隙腐蚀损伤机制,为揭示PWR核电站SG传热管的环境失效机理,寻找有效的防护措施,保障其安全运行提供参考依据。

结项摘要

压水堆(PWR)核电站二次侧SG传热管与支撑板之间的缝隙区域是易发生缝隙腐蚀损伤的关键位置,由此引发的SG传热管环境失效问题在服役过程中频有发生。研究SG传热管/支撑板材料在高温高压水中的缝隙腐蚀行为与机理,澄清腐蚀产物膜的演化特征、稳定性及水化学的影响规律,至关重要。本项目以PWR核电站SG传热管用690镍基合金/支撑板用405不锈钢为研究对象,研制了适用于高温高压水环境中长期浸泡、稳定可靠且能精确调整缝隙几何尺寸的人工缝隙模拟装置;试验研究并澄清了690合金/690合金同种材料构造的人工缝隙及690合金/405不锈钢异种材料构造的人工缝隙在模拟PWR二次侧高温高压水中的腐蚀行为及缝隙几何、水化学、温度、时间等因素的影响规律;研制了高温高压水中电化学测量的大阴极、小阳极的电极分离系统及其原位测量技术,揭示了电极材料(690合金/405不锈钢)、水化学、温度等因素变化对缝隙腐蚀电化学行为的影响规律;发展了高温高压水中模拟缝隙试样的原位光谱测量技术,结合原位电化学测量及非原位表面和微观分析技术,揭示了690合金/405不锈钢模拟缝隙试样不同区域腐蚀产物膜的形貌、结构和成分特征;理论计算了模拟缝隙内局部水化学参数(如溶解氧、pH值等)分布及缝隙几何的影响规律;结合计算的多元合金-复杂水溶液体系的高温电位-pH图,揭示了690合金/690合金同材和690合金/405不锈钢异材缝隙的高温高压水缝隙腐蚀损伤机理。研究结果对深入理解PWR核电站SG传热管的环境腐蚀失效机理,寻找有效的在线监测与防护措施,保障关键设备的服役安全,有重要意义。相关研究成果已形成了核学会团体标准,为核电企业提供了设备材料缝隙腐蚀模拟测试与损伤评价的基准,2018年获国家技术发明二等奖和中国科学院科技促进发展奖。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(12)
专利数量(2)
Crevice corrosion behavior of Alloy 690 in high-temperature water
合金690在高温水中的缝隙腐蚀行为
  • DOI:
    10.1016/j.jnucmat.2018.12.050
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    F. Q. Ning;X. Q. Wu;J. B. Tan
  • 通讯作者:
    J. B. Tan
Uniform corrosion behavior of FeCrAl alloys in borated and lithiated high temperature water
FeCrAl 合金在硼酸锂高温水中的均匀腐蚀行为
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2020.07.026
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    F. Q. Ning;X. Wang;Y. Yang;J. B. Tan;X. Q. Wu;D. Jia;Z. Y. Zhang;E.-H. Han
  • 通讯作者:
    E.-H. Han
Effects of 405 stainless steel on crevice corrosion behavior of Alloy 690 in high-temperature pure water
405不锈钢对690合金在高温纯水中缝隙腐蚀行为的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2020.02.004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Materials Science & Technology
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    F. Q. Ning;J. B. Tan;X. Q. Wu
  • 通讯作者:
    X. Q. Wu
Effects of normal load on fretting corrosion fatigue of Alloy 690 in 285oC pure water
法向载荷对690合金在285℃纯水中微动腐蚀疲劳的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Corrosion Science
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    J. P. Liao;J. B. Tan;X. Q. Wu;L. C. Tang;H. Qian;Y. C. Xie
  • 通讯作者:
    Y. C. Xie
Characteristics of oxidation and oxygen penetration of Alloy 690 in 600oC aerated supercritical water
690合金在600℃充气超临界水中的氧化和透氧特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    X. Y. Zhong;X. Q. Wu;E.-H. Han
  • 通讯作者:
    E.-H. Han

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其他文献

高温水溶液pH值原位测量系统与机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用化学
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  • 作者:
    郭琦;吴欣强;韩恩厚;柯伟
  • 通讯作者:
    柯伟
耐铅铋腐蚀铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴欣强;戎利建;谭季波;陈胜虎;胡小锋;张洋鹏;张兹瑜
  • 通讯作者:
    张兹瑜
温度对国产核级316L不锈钢在加Zn水中电化学腐蚀性能的影响
  • DOI:
    10.3724/sp.j.1037.2013.00416
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘侠和;吴欣强;韩恩厚
  • 通讯作者:
    韩恩厚
压水堆核电站一次侧水化学与设备材料腐蚀损伤的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴欣强;刘侠和;韩恩厚;柯伟
  • 通讯作者:
    柯伟

其他文献

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吴欣强的其他基金

模拟压水堆一回路冷却剂中燃料包壳管表面垢沉积行为与机理研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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