Разработка методики определения скорости окисления конструкционных сталей в тяжелых жидкометаллических теплоносителях

28.11.2017 2017 - №04 Химия, физика и техника теплоносителей

К.Д. Иванов С.-А.С. Ниязов О.В. Лаврова С.В. Салаев Р.Ш. Асхадуллин

https://doi.org/10.26583/npe.2017.4.12

Рассмотрены основные методики исследования процесса окисления и оценки коррозионной стойкости конструкционных сталей в тяжелых жидкометаллических теплоносителях в статических и динамических условиях. Показано, что основным недостатком этих методик является невозможность оценки результатов процесса в режиме реального времени. Предложена новая методика экспериментального определения скорости окисления сталей в расплаве тяжелых жидкометаллических теплоносителей (ТЖМТ), позволяющая измерять скорость реакции без разгерметизации установки путем периодического ввода доз воздуха известного объема и контроля времени его срабатывания. В качестве дополнительных данных в методике исследований предусматривалось использование результатов химико-спектрального анализа теплоносителя и шлаков после завершения экспериментальной кампании, а также металлографический анализ образцов сталей для определения толщины оксидного покрытия и сравнения его с расчетной величиной по интегральному усвоению кислорода системой. Для реализации методики предложена конструкция лабораторной установки, оснащенной датчиком термодинамической активности кислорода (ДАК) конструкции ГНЦ РФ-ФЭИ. Датчик сертифицирован Госстандартом России (сертификат RU. С.31.002 А №15464), зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений (№25282-03), допущен к применению в Российской Федерации.

Ссылки

1. Баландин Ю.Ф., Марков В.Г. Конструкционные материалы для установок с жидкометаллическими теплоносителями. – Л.: Судпромгиз, 1961. – 207 с.
2. Громов Б.Ф., Шматко Б.А. Окислительный потенциал расплавов свинца и висмута // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 1997. – № 6. – С. 14-18.
3. Handbook on Lead-bismuth Eutectic Alloy and Lead Properties, Materials Compatibility, Thermal-hydraulics and Technologies, ISBN 978-92-64-99002-9, OECD 2007.
4. Алексеев В.В., Орлова Е.А. Оценки переноса и распределения взвесей продуктов коррозии в первом контуре ядерного реактора. / Сб. тез. докл. НТК «Теплофизика-2011». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2011. – С. 194.
5. Линецкий Б.Л., Крупин А.В., Опара Б.К., Ракоч А.Г. Безокислительный нагрев редких металлов и сплавов в вакууме. – М.: Металлургия, 1985. – 182 с.
6. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 473 с.
7. Кофстадт П. Высокотемпературное окисление металлов: Пер. с англ. – М.: Мир, 1969. – 392 с.
8. Эванс Ю. Р. Коррозия и окисление металлов. / Пер. с англ. – М.: Машгиз, 1962. – 885 с.
9. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. / Пер. с англ. – М.: Машгиз, 1955. – 311 с.
10. Martinelli L. // Materials and Corrosion. – 2011. – Vol. 62. – P. 531.
11. Русанов А.Е Троянов В.М., Скворцов Н.С., Левин О.Э., Литвинов В.В. Комплекс коррозионных материаловедческих стендов и установок ИРМиТ ГНЦ РФ-ФЭИ: состояние работ, перспективы развития. / Сб. тез. док. конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2003)». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2003. – С. 71.
12. Mulier G. Status on Liquid Metal Corrosion, Mechanical Properties and Corrosion Protection Research at FZK and in Collaboration with Partners. / Сб. тез. докл. конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2008) ». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2008. – С. 20.
13. Молоканов О.А., Лаврова О.В., Гаев Д.С., Сергеев И.Н. Исследование состава и микроструктуры пассивационных пленок на основе Fe3O4. / Сб. тез. докл. конф. «Тепломассоперенос и свойства жидких металлов-2002». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2002. – Т. 1. – С. 173.
14. Чернов М.Е., Мартынов П.Н., Гулевский В.А. Разработка электрохимического датчика кислорода капсульного типа для контроля и управления состоянием тяжелого теплоносителя. / Сб. тез. докл. конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2003)». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2003. – С. 85.
15. Куликов И.С. Термодинамика оксидов / Справочник. – М.: Металлургия, 1986. – С. 342.
16. Асхадуллин Р.Ш., Мартынов П.Н., Сысоев Ю.М. Регулирование термодинамической активности кислорода в свинцовом и свинцово-висмутовом теплоносителях методом растворения оксидов. / Сб. тез. докл. конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2003)». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2003. – С. 82.
17. Иванов К.Д. Лаврова О.В., Салаев С.В. Использование разработанной методики оценки диффузионного выхода металлических компонентов из сталей для изучения коррозионной стойкости этих сталей в тяжелых теплоносителях. / Сб. тез. докл. конф. «Теплогидравлические аспекты безопасности ЯЭУ с реакторами на быстрых нейтронах». – Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2005. – С. 117.

массоперенос теплоноситель свинец свинец-висмут конструкционная сталь технология теплоносителя окисление сталей оксидная пленка кислород датчик активности кислорода кинетика окисления

Ссылка для цитирования статьи: Иванов К.Д., Ниязов С.С., Лаврова О.В., Салаев С.В., Асхадуллин Р.Ш. Разработка методики определения скорости окисления конструкционных сталей в тяжелых жидкометаллических теплоносителях. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 4. – С. 127-137. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.4.12 .