Разработка хромистой стали с повышенной коррозионной стойкостью для оболочек твэлов реактора со свинцовым теплоносителем — страница 2

  • Просмотров 358
  • Скачиваний 6
  • Размер файла 466
    Кб

с жидким свинцом при темпе-ратуре 550 оС при концентрации кислорода 10 -10 – 10 -3 масс.% свидетель-ствуют, что при содержании кислорода в свинце менее 7·10 -9-5· 10 -8 масс.% коррозия протекает по механизму растворения, при более высоком содержании кислорода в свинце - по механизму окисления, причем послед-ний процесс проходит со значительно меньшей скоростью /4/. Анализ данных по коррозионной стойкости стали ЭП 823 в свинце, содержащем 1·10

-6-5·10 -5 масс. % кислорода, показывает, что даже при наличии пред-варительно созданной на ней оксидной пленки /5/, коррозия недопустимо велика, и по расчетным данным за 35000 часов при температуре 650 оС может составить 350 мкм. /2/. Это вызвало необходимость разработки состава хромистой стали более стойкой в свинцовом теплоносителе и способной к образованию при контакте со свинцовым теплоносителем, содержащим кислород, защитной оксидной

пленки. Термодинамические аспекты воздействия кислорода свинца на элементы стали. Стали, используемые для изготовления оболочки твэла для реактора типа БРЕСТ-300, могут содержать как в твердом растворе, так и в виде химических соединений такие легирующие элементы как: Cr, Mo, W, Nb, Si, Ni, Zr. Свинец, применяемый в качестве теплоносителя атомных реакторов, содержит, как правило, кислород. На основе термодинами-ческих данных нами были

проведены расчеты и оценка воздействия кислорода свинца на элементы и их основные соединения ( при 100 % содержании ), входящие в состав стали, что позволило предсказать их возможное поведение в сложном составе стали /6/. Как следует из проведенных термодинамических расчетов, в диапа-зоне температур 400 оС - 800 оС и содержании кислорода в свинце ≥10 -11 масс. % такие элементы, как Cr, Mn, Si, Al, Zr V и Nb будут окисляться и их оксиды будут

стабильны. Присутствующие нитриды Mn, Si, Al, Zr, Fe и карбид Cr23C6 будут стабильны. Поведение других эле-ментов и их соединений, как видно из рис. 1, будет зависеть от температу-ры и содержания кислорода в свинце. На рисунке 1 в виде кривых при-ведены результаты проведенных расчетов для некоторых элементов и их основных соединений при содержании кислорода в свинце в диапазоне 10 –11 – 10 -2 масс. % и температурах 400 оС - 800 оС. Если содержание

кислорода в свинце выше равновесного значения (над кривой), элемент взаимодействует с кислородом, образуя оксид. При содержании кислорода ниже равновесного значения (под кривой) окисле-ния элемента не происходит, и свинец взаимодействует с данным элемен-том в соответствии с диаграммой состояния. Аналогично поведение соеди-нений этого элемента, т.е. при содержании кислорода в свинце выше рав-новесного значения - соединение