Лаврова О.В., Легких А.Ю.
Исследование коррозии конструкционных сталей в теплоносителе является одним из важных факторов при обосновании безопасности ядерных установок. Особенностью тяжелых жидкометаллических теплоносителей является их коррозионное воздействие на конструкционные стали. Обоснование коррозионной стойкости сталей проводится преимущественно на основе экспериментальных исследований образцов сталей. Испытания образцов сталей выполняются на исследовательских установках в условиях, моделирующих условия ядерной установки.
При исследовании стойкости сталей в тяжелых жидкометаллических теплоносителях основное внимание, как правило, уделяется температурному фактору и содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, относительно которых систематизируются экспериментальные результаты для одной и той же марки стали и строятся кинетические зависимости. Однако одним из ключевых факторов, влияющих на физико-химические процессы на границе «теплоноситель – сталь», является окислительный потенциал теплоносителя. Окислительный потенциал теплоносителя значительно влияет на селективность окисления компонентов сталей, а, следовательно, и на процесс коррозии. В настоящей работе выполнен анализ влияния окислительного потенциала теплоносителя на селективность окисления компонентов сталей, в частности, железа и хрома. Предложена физическая модель окисления стали, объясняющая значительное превышение потоков железа над потоками хрома из сталей в тяжелые жидкометаллические теплоносители и механизм преобразования магнетита в хромистые шпинели, а затем в оксид хрома.
1. Русанов А.Е., Левин О.Э., Гущина А.Г. и др. Исследование коррозионной стойкости стали ЭП823 после испытаний в потоке Pb-Bi. Труды конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях» (ТЖМТ – 2013). Обнинск, 2013, с. 287–297.
2. Barbier F., Rusanov A. Corrosion behavior of steels in flowing lead-bismut. Journal of Nuclear Materials, 2001, vol. 296, pp. 231–236.
3. Martinelli L., Terlain A., Delpech S., Santarini G., Favergeon J., Moulin G., Tabarant M., Picard G. Oxidation mechanism of a Fe-9Cr-1Mo steel by liquid Pb-Bi eutectic alloy (Part I). Corrosion Science, 2008, vol. 50, pp. 2527–2536.
4. Martinelli L., Terlain A., Bosonnet S., Picard G., Santarini G. Oxidation mechanism of an Fe-9Cr-1Mo steel by liquid Pb-Bi eutectic alloy at 470 °C (Part II). Corrosion Science, 2008, vol. 50, pp. 2537–2548.
5. Сафонов И. Разработка термодинамической модели и исследование механизма формирования пассивной пленки на сплавах железо-хром и никель-хром применительно к нержавеющим сталям в воде высоких параметров. Автореферат дисс. канд. хим. наук. М.: НИТУ МИСиС, 2011.
6. Martinelli L., Desgranges C., Rouillard F., Ginestar K., Tabarant M., Rousseau K. Comparative oxidation behaviour of Fe-9Cr steel in CO2 and H2O at 550 °C: Detailed analysis of the inner oxide layer. Corrosion Science, 2015, vol. 100, pp. 253–266.
7. Орлова Е.А., Орлов А.В. Защита конструкционных материалов от коррозии в жидких металлах. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 4, с. 200–214.
8. Голосов О.А., Николкин В.Н., Барыбин А.В., Хвостов С.С. К методике исследования выноса и массопереноса продуктов коррозии сталей в свинце. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2017, спец. вып., с. 44–51.
9. Лаврова О.В., Иванов К.Д., Легких А.Ю. Методика обработки экспериментальных данных по кинетике окисления сталей в ТЖМТ на примере перлитной стали ЭП79 в свинце-висмуте. Сборник тезисов докладов конф. «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях» (ТЖМТ – 2018), Обнинск, 2018, с. 110.
10. Handbook on Lead-bismuth Eutectic Alloy and Lead Properties, Materials Compatibility, Thermal-hydraulics and Technologies. Edition Handbook: Nuclear Energy Agency Organization for Economic Co-Operatopn and Development, 2015.
11. Асхадуллин Р.Ш., Стороженко А.Н., Шелеметьев В.М., Скоморохов А.Н., Садовничий Р.П., Легких А.Ю. Современное состояние разработок АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» датчиков активности кислорода для реакторных установок с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Вопросы атомной науки и техники. Серия Ядерно-реакторные константы, 2017, спец. вып., с. 12–19.
12. Термодинамические константы индивидуальных веществ: Справочник. Под ред. Глушко В.П. Т. I–IV. М.: Наука, 1978–1982.
13. Куликов И.С. Термодинамика оксидов. Справочник. М.: Металлургия, 1986. 342 с.
14. Лаврова О.В., Легких А.Ю. Термодинамика равновесных состояний и подходы к анализу массопереноса в металлооксидных системах. Известия ВУЗов. Ядерная энергетика, 2020, № 2, c. 39–51.
15. Lavrova O.V., Legkikh A.Yu. Thermodynamics of equilibrium states and approaches to analyzing the mass transport in metal-oxide systems. Nuclear Energy and Technology, 2020, vol. 6(4), pp. 261–268.
16. Залкин В.М. Природа эвтектических сплавов и эффект контактного плавления. М.: Металлургия, 1987. 152 с.
