Исследование коррозионного поведения сплава 29НК в расплаве LiCl–KCl при 500 оС в зависимости от содержания Li2О И LiOH от 0 до 2 мол. %

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Расплавленные хлоридные солевые электролиты обладают рядом свойств, которые делают их перспективными для использования в качестве рабочей среды для реализации высокотемпературных технологий. Хлориды щелочных металлов являются агрессивной средой по отношению к конструкционным материалам. Одним из возможных методов снижения коррозионных потерь конструкционного материала является метод кислородной пассивации поверхности металла или сплава путем введения в расплав определенного количества кислородосодержащих добавок. В статье рассмотрено влияние кислородсодержащих примесей (оксида лития и гидроксида лития) на коррозионное поведение металлического материала — сплава состава железо – кобальт – никель. Для оценки коррозионной стойкости материалов были использованы: гравиметрический анализ, микрорентгеноспектральный анализ (МРСА) поверхности и шлифов поперечного сечения и рентгенофазовый анализ (РФА) поверхности образцов. Представлены зависимости скорости коррозии материала от концентрации кислородосодержащих добавок Li2O и LiOH. По совокупности данных гравиметрического анализа, МРСА и РФА установлено, что образцы сплава 29НК в солевом расплаве LiCl–KCl–nLi2O мало подвержены коррозии, но в расплаве LiCl–KCl–nLiOH скорость сплава 29НК значительно возрастает за счет взаимодействия добавки LiOH с наиболее электроотрицательным компонентом сплава — железом.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Е. Селиверстов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Е. В. Никитина

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Э. А. Карфидов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

А. А. Филатов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

А. Е. Дедюхин

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Никитина Е.В., Ткачева О.Ю., Карфидов Э.А., Руденко А.В., Муллабаев А.Р. Высокотемпературная коррозия в расплавленных солях: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета. 2021.
  2. LeBlanc D. Molten salt reactors: a new beginning for an old idea // Nuclear Engineering and Design. 2010. 204. P. 1644–1656.
  3. Смирнов М.В., Озеряная И.Н. Особенности коррозии металлов в расплавленных галогенидах и карбонатах // Высокотемпературная коррозия и методы защиты от нее. 1973. 1. С. 76–83.
  4. Степанов С.И., Качина-Пулло Е.Б. Коррозия сталей и никельхромистых сплавов в смесях расплавленных хлоридов // Журнал прикладной химии. 1962. 35(8). С. 1852–1855.
  5. ГОСТ 10994–74. Сплавы прецизионные. Марки. М.: Стандартинформ. 1989.
  6. Селиверстов К.Е., Никитина Е.В., Карфидов Э.А., Филатов А.А., Романова Д.О., Дедюхин А.Е., Зайков Ю.П. Исследование коррозионного поведения никеля в расплаве LiCl–KCl при 500 oC в зависимости от содержания Li2О и LiOH от 0 до 2 мол. ٪ // Расплавы. 2024. № 3. (В печати).
  7. Keiser R., Manning D.L., Clausing R.E. Corrosion resistance of some nickel base alloys to molten fluoride salts containing UF4 and tellurium // The Electrochemical Society. 1976. 6. P. 315–328.
  8. Ambrosek J. Molten chloride salts for heat transfer in nuclear systems // University of Wisconsin. 2011. P. 238.
  9. Raiman S.S., Lee S. Aggregation and data analysis of corrosion studies in molten chloride and fluoride salts // Journal of Nuclear Materials. 2018. 511. P. 523–535.
  10. Шишкин В.Ю., Митяев В.С. Очистка галогенидов щелочных металлов методом зонной плавки // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1982. 18(11). C. 1917–1918.
  11. Sridharan K., Allen T.R. Corrosion in Molten Salts // Molten Salts Chemistry. 2013. P. 241–267.
  12. Indacochea J.E., Smith J.L., Litko K.R., Karell E.J. Corrosion Performance of Ferrous and Refractory Metals in Molten Salts under Reducing Conditions // Journal of Materials Research. 1999. 14. 5. P. 1990–1995.
  13. Indacochea J.E., Smith J.L., Litko K.R., Karell E.J., Raraz A.G. High-temperature oxidation and corrosion of structural materials in molten chlorides // Oxid. Met. 2001. 55. P. 1–16.
  14. Abramov A.V., Polovov I.B., Volkovich V.A., Rebrin O.I. Corrosion of austenitic stainless steels in chloride melts // Molten Salts Chemistry and Technology. 2014. P. 427–448.
  15. Dong L., Peng Q., Zhang Z., Shoji T., Han E.-H., Wang W.Ke.L. Effect of dissolved hydrogen on corrosion of 316NG stainless steel in high temperature water // Nucl. Eng. Des. 2015. 295. P. 403–414.
  16. Young D.J. High Temperature Oxidation and Corrosion of Metal // Elsevier Science. 2016. P. 758.
  17. ГОСТ 52381–2005. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава. М.: Стандартинформ. 2020.
  18. Озеряная И.Н. Коррозия металлов в расплавленных солях при термической обработке // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. 3. С. 14–17.
  19. Shulga A.V. Influence of hydrogen on the corrosion behavior of stainless steels in lithium // Journal of Nuclear Materials. 2008. 373(1–3). P. 44–52.
  20. Mohanty B.P. Role of chlorides in hot corrosion of a cast Fe–Cr–Ni alloy. Part II: Thermochemical model studies // Corrosion Science. 2004. 46. 12. P. 2909–2924.
  21. Wang Ya., Zhang Sh., Ji X., Wang P., Li W. Material Corrosion in Molten Fluoride Salts // Int. J. Electrochem. Sci. 2018. 13. P. 4891– 4900.
  22. Ravi Shankar; K. Thyagarajan; U. Kamachi Mudali. Corrosion Behavior of Candidate Materials in Molten LiCl-KCl Salt Under Argon Atmosphere // J. Corrosion. 2013. 69. 7. P. 655–665.
  23. Карфидов Э.А., Никитина Е.В., Селиверстов К.Е., Мушников П.Н., Каримов К.Р. Коррозионное поведение стали 12Х18Н10Т в расплаве LiCl–KCl, содержащем добавки хлоридов f-элементов // Расплавы. 2023. № 4. С.1–8.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. МРСА и РФА исходных образцов сплава 29НК: а поверхность образца; б шлиф поперечного сечения образца; в результаты РФА.

Скачать (194KB)
3. Рис. 2. Внешний вид образцов сплава 29НК после коррозионных испытаний, в расплавах: а LiCl-KCl; б LiCl-KCl–0.2 мол. % Li2O; в LiCl-KCl–0.5 мол.%Li2O; г LiCl–KCl–2.0 мол.% Li2O; д LiCl-KCl–0.2мол.%LiOH; е LiCl–KCl–0.5 мол.%LiOH; ж LiCl–KCl–2.0 мол.%LiOH.

Скачать (182KB)
4. Рис. 3. Скорости коррозии образцов сплава 29НК в солевых композициях на основе LiCl–KCl.

Скачать (92KB)
5. Рис. 4. СЭМ поверхности и шлифов поперечного сечения образцов сплава 29НК, выдержанных при температуре 500оС в расплавах: а LiCl–KCl; б LiCl–KCl–2%Li2O; в LiCl–KCl–2%LiOН.

Скачать (729KB)
6. Рис. 5. РФА поверхности образцов сплава 29НК, выдержанных при температуре 500 оС в расплавах: а LiCl–KCl; б LiCl-KCl–2%Li2O; в LiCl–KCl–2%LiOН композициях на основе LiCl–KCl.

Скачать (199KB)

© Российская академия наук, 2024