核電廠(chang)常溫水池(chi)(chi)主(zhu)要有乏燃料(liao)水池(chi)(chi)和換料(liao)水池(chi)(chi)，它(ta)們自核電廠(chang)建成起開(kai)始服(fu)(fu)役，核電廠(chang)的服(fu)(fu)役壽命通常為40~60年，如(ru)若批(pi)準延壽，服(fu)(fu)役期限(xian)將(jiang)更長(chang)，因此水池(chi)(chi)中不(bu)銹鋼部件難(nan)免會出現腐蝕問(wen)題。

近年來，國內外(wai)核(he)電(dian)廠(chang)已報道多起水池腐蝕泄漏事件，相關(guan)的(de)腐蝕問題及研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)引(yin)起了核(he)工業和(he)學術界的(de)關(guan)注。上海(hai)材(cai)料研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所和(he)國核(he)電(dian)站(zhan)(zhan)運行(xing)服務技(ji)術有限公司的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員對(dui)國內外(wai)壓水堆核(he)電(dian)廠(chang)水池用不銹(xiu)鋼部件在服役期(qi)間(jian)出(chu)現的(de)腐蝕問題和(he)相關(guan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)進(jin)行(xing)了綜(zong)述，提出(chu)了需重點關(guan)注的(de)事項(xiang)，以期(qi)為國內核(he)電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)服役管理提供(gong)參考(kao)依據。

核電(dian)廠水池結構及水化(hua)學(xue)

圖1 乏燃料水池的結構和材料簡示(shi)圖

以乏燃料水池(chi)為(wei)例，其典型結構及部(bu)件材(cai)料見上圖。乏燃料水池(chi)為(wei)頂部(bu)敞口(kou)的(de)(de)方(fang)形水池(chi)，基礎(chu)結構是0.8~3m厚的(de)(de)鋼(gang)筋混凝土，混凝土壁面(mian)包覆(fu)一(yi)層厚4~14mm的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)作(zuo)為(wei)襯里，稱為(wei)覆(fu)面(mian)或(huo)覆(fu)板，二(er)代核電站的(de)(de)覆(fu)面(mian)材(cai)料主要(yao)是304或(huo)304L奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)，用同(tong)類的(de)(de)316不銹(xiu)鋼(gang)焊接；目前在役及在建、在研的(de)(de)三代核電站如AP1000和CAP1400主要(yao)采用S32101雙相不銹(xiu)鋼(gang)覆(fu)面(mian)，用同(tong)類的(de)(de)2209等不銹(xiu)鋼(gang)焊接。不銹(xiu)鋼(gang)除(chu)用于覆(fu)面(mian)之外(wai)，還用于燃料組(zu)件、存儲(chu)架和管道(dao)等？

乏燃料水池(chi)內(nei)的水化學(xue)環境因堆型及歷史(shi)時期不(bu)同(tong)而不(bu)盡相(xiang)同(tong)。早(zao)期歐美(mei)國家(jia)乏燃料水池(chi)采用(yong)純水和硼(peng)酸水，之后主要采用(yong)含1950~2250mg/L B3+的硼(peng)酸水，水化學(xue)規(gui)范見(jian)表1。

表１西方壓水(shui)(shui)堆核電(dian)站(zhan)乏燃料水(shui)(shui)池內水(shui)(shui)質指(zhi)標(biao)和我(wo)國的部(bu)分相關指(zhi)標(biao)

我國現役(yi)大亞灣二代核(he)電站的乏(fa)(fa)燃料水(shui)池(chi)采(cai)用含(han)2300~2500mg/L B3+的硼酸(suan)水(shui)，雜質Cl-和F-限值(zhi)<0.15mg/L，期望(wang)值(zhi)<0.05mg/L，SO42-限值(zhi)<0.3mg/L，期望(wang)值(zhi)<0.05mg/L；在建的三(san)代核(he)電站CAP1400乏(fa)(fa)燃料水(shui)池(chi)采(cai)用含(han)2300~2900mg/L B3+的硼酸(suan)水(shui)，這兩(liang)種乏(fa)(fa)燃料水(shui)池(chi)中均不含(han)LiOH。乏(fa)(fa)燃料水(shui)池(chi)中的硼酸(suan)水(shui)偏酸(suan)性，pH為4.0~6.0，水(shui)溫一(yi)般低(di)于50℃，短期異常或事故條件下水(shui)溫會升高(gao)。

硼酸(suan)（H3BO3）是一種弱酸(suan)，在水(shui)(shui)中的(de)溶(rong)解(jie)度(du)隨溫度(du)的(de)升(sheng)高而(er)增加，當水(shui)(shui)溫為0，25，80℃時(shi)，其溶(rong)解(jie)度(du)分別(bie)約為0.4，0.9，3mol/L。雖然硼酸(suan)水(shui)(shui)對設備(bei)(bei)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)影響很小(xiao)(xiao)，但由(you)于其他因素，諸如管道中水(shui)(shui)的(de)停滯、鋼(gang)覆面(mian)的(de)缺陷以及異種金屬間的(de)電偶接觸等均會對設備(bei)(bei)造成不(bu)同程(cheng)度(du)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。此外，當硼酸(suan)水(shui)(shui)在局部區域蒸發(fa)濃縮后，其pH可能小(xiao)(xiao)于3，具有較強(qiang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性。

美(mei)國(guo)(guo)橡樹(shu)嶺(ling)國(guo)(guo)家實驗室于(yu)2012年發布的一(yi)項研究報告指(zhi)出，壓水(shui)堆(dui)乏燃(ran)料水(shui)池(chi)泄漏(lou)的硼酸(suan)水(shui)會導致鋼筋混凝土發生腐蝕(shi)，表現形式為軟化或侵蝕(shi)，原因是水(shui)泥漿體(ti)和共聚物(wu)中酸(suan)溶(rong)性成(cheng)分(fen)遭(zao)到破壞(huai)。

我國核(he)電廠(chang)工程人員也表(biao)示需重視背靠混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土壁一側鋼覆面(mian)的(de)完(wan)整(zheng)性，這是因(yin)為泄漏至覆面(mian)與(yu)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土夾層區的(de)硼酸水與(yu)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土的(de)交互作用可能會形成特殊的(de)水化學環境，從(cong)而(er)引起(qi)更(geng)復雜、危害更(geng)大的(de)腐蝕問(wen)題。

國(guo)外核(he)電廠水池(chi)不(bu)銹鋼部(bu)件(jian)的腐蝕情況

20世紀(ji)80年(nian)代前(qian)后，由(you)于美(mei)國三(san)哩島核事故，公眾非常擔憂(you)乏燃料帶來的放射性，以美(mei)國為首的西方國家對乏燃料水池部件(jian)的服(fu)役情(qing)況進行了調查研究(jiu)，總體情(qing)況尚(shang)好，沒有嚴重問題，主要結果(guo)如下(xia)：

（1） Yankee Rowe核電(dian)廠乏燃料(liao)水池內是含最(zui)高(gao)濃(nong)度為800mg/L B3+的微酸性硼酸水，pH為6.8，溫度為24~35℃。

乏燃料存(cun)儲架(jia)支架(jia)采用304不銹鋼(gang)，在(zai)(zai)水池中服役了(le)約(yue)1.4年。目視(shi)檢(jian)查發(fa)現(xian)焊縫(feng)附(fu)近存(cun)在(zai)(zai)氧(yang)化著色和(he)飛(fei)濺現(xian)象，無蝕(shi)孔和(he)開裂現(xian)象，但微觀(guan)金相檢(jian)查發(fa)現(xian)2處焊接熱影響區（共4處）存(cun)在(zai)(zai)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)，腐(fu)蝕(shi)裂紋存(cun)在(zai)(zai)于(yu)熔合線至母材側(ce)約(yue)1mm以內，深(shen)度為25~80μm。成分分析表明材料碳含量偏高，為0.07%（質量分數，下(xia)同(tong)）。

最終結論(lun)是：高焊接熱輸(shu)入和較(jiao)高的碳含量共同導致了局部晶(jing)間腐蝕(shi)。

（2） Point Beach核電(dian)廠乏燃料水(shui)池內是約含2000mg/L B3+的(de)硼(peng)酸水(shui)，pH為(wei)4.7~4.8，水(shui)溫(wen)16~45℃。

乏燃料存(cun)儲(chu)架與(yu)固定存(cun)儲(chu)架的螺(luo)母和(he)方形墊圈為304不銹鋼，在(zai)水池(chi)中服役約6.7年。目視檢查發(fa)現存(cun)儲(chu)架和(he)螺(luo)母表面失去光澤，焊縫附近有一些氧(yang)化著色(se)，無蝕(shi)坑(keng)和(he)開裂(lie)現象，微觀金相檢查未發(fa)現明顯的晶間腐(fu)蝕(shi)，認為這(zhe)可(ke)能與(yu)材料含(han)碳量(liang)較低有關，但在(zai)墊圈上觀察到少量(liang)輕微晶間腐(fu)蝕(shi)。

從整(zheng)(zheng)體來(lai)看，存儲架(jia)等部件在服役期間結(jie)構完整(zheng)(zheng)，無明顯損(sun)傷。

（3） Three Mile Island（TMI）核(he)電廠1號機組于(yu)1979年2月(yue)停堆換料期間，在(zai)乏燃料水池冷卻系(xi)統(tong)的一段Ф20cm的304不(bu)銹鋼鋼管(guan)焊縫附近發(fa)(fa)現6處(chu)貫穿壁厚裂紋(wen)，在(zai)衰變熱排放系(xi)統(tong)的焊縫處(chu)發(fa)(fa)現一處(chu)裂紋(wen)，圖2為該管(guan)道截段。

圖(tu)2 TMI 1號機(ji)組乏燃料池(chi)熱傳輸系(xi)統滯(zhi)留硼酸(suan)溶液的304不銹鋼管截段(duan)

液體滲(shen)透檢查(cha)結果表明，這些裂(lie)(lie)紋(wen)是由于局部硼(peng)酸積(ji)(ji)聚(ju)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)(de)，滲(shen)入(ru)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)硼(peng)酸溶(rong)液由于水分(fen)蒸發、濃縮結晶(jing)從而(er)形成(cheng)硼(peng)酸結殼(ke)并逐(zhu)漸堆積(ji)(ji)。該機組乏燃料(liao)水池有兩個冷卻(que)回路：回路A為備用系(xi)統，通常處于停(ting)(ting)滯狀(zhuang)態(tai)(tai)；回路B則(ze)處于循環狀(zhuang)態(tai)(tai)。檢查(cha)發現(xian)7條裂(lie)(lie)紋(wen)中有6條在A回路管道(dao)，所(suo)有裂(lie)(lie)紋(wen)都出現(xian)在碳含量超過0.07%的(de)(de)焊接熱影(ying)響區；裂(lie)(lie)紋(wen)源(yuan)于管內(nei)表面，屬于沿晶(jing)應力(li)腐蝕開裂(lie)(lie)；成(cheng)分(fen)分(fen)析發現(xian)裂(lie)(lie)紋(wen)處存在Cl-及S元素(su)。可能(neng)導致(zhi)管道(dao)失效(xiao)的(de)(de)因素(su)包括焊接程序、碳含量及管道(dao)內(nei)的(de)(de)冷卻(que)水停(ting)(ting)滯等(deng)。

（4） Zion核電(dian)廠乏(fa)燃料水(shui)池內(nei)采(cai)用(yong)含2000~4000mg/L B3+的硼酸水(shui)，pH為4.0~4.7，水(shui)溫21~27℃。

乏燃料水池存儲架采用(yong)304不銹鋼，在(zai)水池中服役了(le)4.8年。目(mu)視檢(jian)查(cha)了(le)存儲架焊(han)縫(feng)(feng)區域，所有焊(han)縫(feng)(feng)結構良好，無異(yi)常焊(han)縫(feng)(feng)和焊(han)接溫(wen)度過高的(de)跡(ji)象(xiang)(xiang)，也無明顯衰退和腐蝕跡(ji)象(xiang)(xiang)，焊(han)縫(feng)(feng)處僅有輕微變(bian)色(se)。在(zai)支架和壁之(zhi)間的(de)縫(feng)(feng)隙中存在(zai)一些輕微點(dian)蝕，蝕坑深度小于(yu)20μm，成分(fen)分(fen)析結果表(biao)明材料的(de)碳(tan)含量<0.06%。

檢查結果表明：存儲(chu)架(jia)服役狀況良好，仍可(ke)繼(ji)續(xu)使用。

2012年1月，美國核管理委(wei)員會（U.S.NRC）發(fa)布了一份由(you)橡(xiang)樹(shu)林國家實驗室完成的關于美國商業核電(dian)站乏燃料池和換料水池泄漏(lou)、沸水堆(dui)(dui)Mark I安(an)全殼環面（torus）腐蝕和開裂以及(ji)與安(an)全相關的混凝土(tu)結構老化退(tui)化方面的調查評估報告，指出隨著輕水堆(dui)(dui)核電(dian)廠(chang)老化，這些主要由(you)于環境因素引發(fa)的問題(ti)不斷增多。

該報(bao)告指出(chu)美國(guo)104個商業堆(dui)(dui)中已(yi)有10個壓(ya)水(shui)(shui)(shui)堆(dui)(dui)和2個沸水(shui)(shui)(shui)堆(dui)(dui)的(de)(de)(de)(de)乏燃料(liao)水(shui)(shui)(shui)池發生了泄(xie)漏。壓(ya)水(shui)(shui)(shui)堆(dui)(dui)乏燃料(liao)水(shui)(shui)(shui)池的(de)(de)(de)(de)泄(xie)漏主(zhu)要(yao)(yao)是通(tong)過(guo)泄(xie)漏追(zhui)蹤系統(tong)、混凝土(tu)上裂(lie)紋相關的(de)(de)(de)(de)滲(shen)漏、結構(gou)物上的(de)(de)(de)(de)白色附著物、燃料(liao)操作樓(lou)與輔助樓(lou)間(jian)防地震空(kong)間(jian)的(de)(de)(de)(de)潮濕、地下水(shui)(shui)(shui)里氚(chuan)的(de)(de)(de)(de)顯(xian)示和防護(hu)服的(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)辨認出(chu)來的(de)(de)(de)(de)。相關活(huo)動包括排(pai)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)查(cha)和清(qing)理，排(pai)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)所收集泄(xie)漏物的(de)(de)(de)(de)監(jian)控(kong)和分析、乏燃料(liao)池覆(fu)面及混凝土(tu)表面可到達區域的(de)(de)(de)(de)目視檢(jian)(jian)查(cha)、地下水(shui)(shui)(shui)關于氚(chuan)的(de)(de)(de)(de)采樣(yang)。泄(xie)漏的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)原因是不銹(xiu)鋼(gang)覆(fu)面焊接(jie)處或結構(gou)附件焊接(jie)處出(chu)現裂(lie)紋。

換(huan)料池主要是(shi)在(zai)換(huan)料期間(jian)才發(fa)(fa)生泄(xie)漏的，已有7個壓(ya)水(shui)堆(dui)和4個沸水(shui)堆(dui)的換(huan)料池發(fa)(fa)現(xian)有泄(xie)漏。壓(ya)水(shui)堆(dui)換(huan)料池的泄(xie)漏主要是(shi)通過水(shui)泄(xie)漏、池壁和設備(bei)上乃至池底出(chu)現(xian)硼酸附著物(wu)而辨(bian)認出(chu)來(lai)的。

該(gai)報告還有一些要點如下：

1 包括沿(yan)晶應(ying)力腐蝕開裂(lie)、縫隙腐蝕、疲勞(lao)在內的機制可能會(hui)導致(zhi)不銹鋼覆面發(fa)生泄漏(lou)；

2 焊接缺(que)陷、反應產(chan)物(wu)(wu)或異(yi)物(wu)(wu)的(de)(de)沉淀阻塞泄(xie)漏收集系統、覆面損壞(huai)(huai)或襯(chen)墊密封墊圈的(de)(de)破(po)壞(huai)(huai)，也可能(neng)導(dao)致(zhi)泄(xie)漏；

3 有些核(he)電廠認為較(jiao)小的(de)(de)(de)長期泄漏是可接受的(de)(de)(de)，對混凝(ning)土(tu)及(ji)其(qi)內(nei)部鋼(gang)筋幾乎(hu)沒有影響，因為硼(peng)酸會(hui)(hui)在(zai)沒有裂紋的(de)(de)(de)混凝(ning)土(tu)表面上(shang)輕微結(jie)垢，不會(hui)(hui)進一(yi)步接觸里面的(de)(de)(de)鋼(gang)筋，但該(gai)報(bao)告指出弱酸性的(de)(de)(de)硼(peng)酸水可能會(hui)(hui)侵蝕金屬壓力邊界、反應堆支撐架、混凝(ning)土(tu)或混凝(ning)土(tu)鋼(gang)筋和碳鋼(gang)結(jie)構等；

4 乏燃料池和換料水池里的(de)泄(xie)漏修理是困難(nan)的(de)，有(you)時甚(shen)至(zhi)是不可行的(de)，可考慮用減少甚(shen)至(zhi)消除(chu)不銹鋼(gang)覆面上的(de)孔洞來控制泄(xie)漏。

我國核電廠(chang)水池用不銹鋼(gang)覆面的腐蝕(shi)及相(xiang)關研究

1 換料水池不銹鋼(gang)覆面的腐(fu)蝕(shi)失效研究

2012年，秦山二期1號機組在109換料(liao)大修期間(jian)，發現(xian)換料(liao)水(shui)池(chi)不銹鋼(gang)覆面(mian)(mian)引漏管有水(shui)；反饋到2號機組，同樣發現(xian)換料(liao)水(shui)池(chi)鋼(gang)覆面(mian)(mian)相似部位(wei)泄漏，且具有類似缺(que)陷。

采用液(ye)體(ti)滲(shen)透檢查水池不(bu)銹鋼(gang)覆面，均(jun)檢出(chu)J型(xing)槽和其他部位的鋼(gang)覆面在(zai)焊縫(feng)、熱影(ying)響區等多(duo)(duo)處區域存在(zai)裂紋，裂紋數量眾多(duo)(duo)，大(da)小(xiao)走向不(bu)一，見(jian)圖3。

圖3 換料水池(chi)不(bu)銹(xiu)鋼覆面(mian)液體滲透后裂紋的宏觀形貌

對切(qie)割取(qu)樣的J型(xing)槽鋼(gang)覆(fu)面(mian)進行理(li)化分(fen)(fen)析，結(jie)果(guo)表(biao)明，不銹鋼(gang)覆(fu)面(mian)靠近(jin)混(hun)(hun)凝土(tu)側存在大量附(fu)著物(wu)，其主(zhu)要成分(fen)(fen)為硅酸(suan)鹽，氯(lv)元素含量嚴重偏(pian)高，約0.18%（質量分(fen)(fen)數(shu)）；金相(xiang)分(fen)(fen)析發現靠近(jin)混(hun)(hun)凝土(tu)側腐蝕嚴重，局部區域(yu)減薄量約2.5mm；裂紋(wen)主(zhu)要從混(hun)(hun)凝土(tu)側向水池側擴展(zhan)，呈典型(xing)的樹(shu)枝狀形貌，為穿晶擴展(zhan)，見(jian)圖4。

（a） 裂(lie)紋截面宏觀金相形貌

（b） 裂紋尖端(duan)金(jin)相顯微組織

圖(tu)4 換(huan)料水池304L不銹(xiu)鋼覆(fu)面氯(lv)離(li)子穿晶應(ying)力腐蝕開裂

接(jie)觸混凝土側的殘余應(ying)(ying)力(li)為5.4~6.1MPa的拉(la)應(ying)(ying)力(li)，這為應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)提供了(le)應(ying)(ying)力(li)條(tiao)件。裂(lie)紋斷口(kou)(kou)表面覆(fu)蓋有許多泥狀花樣(yang)腐蝕(shi)產物，斷口(kou)(kou)可見大(da)量河流花樣(yang)和魚骨狀花樣(yang)，表現為脆(cui)性解理斷裂(lie)特征，斷口(kou)(kou)中(zhong)氯(lv)的質量分數(shu)高達0.32%，在裂(lie)紋尖(jian)端也發現了(le)氯(lv)元(yuan)素。

呂(lv)國誠等的研究發現在60℃的中性(xing)溶(rong)液中，0.009%（質量分數）Cl-是304不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼應力(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)敏感性(xing)的臨界值。由此(ci)說明高Cl和殘余應力(li)共同導致304L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼發生應力(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)。

調查認(ren)為(wei)，換料水(shui)池鋼覆(fu)面背(bei)側的混凝土(tu)添加劑(ji)采用(yong)以有機形式存(cun)在的氯(lv)-偏共(gong)聚乳液，受反應堆運行期間產生(sheng)(sheng)的γ射(she)線和(he)中子(zi)射(she)線的共(gong)同作用(yong)，氯(lv)-偏共(gong)聚乳液發生(sheng)(sheng)輻照分解(jie)產生(sheng)(sheng)游離態(tai)的氯(lv)離子(zi)，Cl-在鋼覆(fu)面背(bei)部局部區域濃縮，從(cong)而(er)導致(zhi)應力腐(fu)蝕開裂(lie)。

另一個原因是(shi)施(shi)工時未按照技術要求(qiu)刷(shua)涂防護油(you)漆，使防水層(ceng)砂(sha)漿中(zhong)分解(jie)出來的Cl-直接(jie)與(yu)鋼(gang)覆(fu)面接(jie)觸(chu)，加速了鋼(gang)覆(fu)面的應力腐蝕開裂進程(cheng)。

2 乏(fa)燃料(liao)水(shui)池鋼覆面及(ji)乏(fa)燃料(liao)格架的腐蝕研究

鄭越等研究了覆面材料304L和(he)S32101以及工程上廣泛使(shi)用(yong)的(de)S32205雙相(xiang)不銹(xiu)鋼在如(ru)下模擬乏燃料水池環(huan)境中(zhong)的(de)點蝕行為，在含2500mg/L B3+的(de)硼酸(suan)溶液(ye)中(zhong)添加(jia)不同濃(nong)度(du)的(de)Cl- （0，200，350，700mg/L）和(he)SO42- （0，500，1500μg/L），試驗(yan)溫度(du)為20，40，60，80℃。

結果表明，三種材料(liao)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)和(he)再鈍化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)均隨Cl-濃(nong)度(du)的(de)(de)升(sheng)高而(er)降低，而(er)SO42-的(de)(de)濃(nong)度(du)對(dui)三種材料(liao)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)抗力指標無顯著影(ying)響(xiang)。S32205的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)和(he)再鈍化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)高于304L和(he)S32101的(de)(de)，后二者的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)抗力相當。三種材料(liao)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)抗力均隨環境溫(wen)度(du)的(de)(de)升(sheng)高而(er)下(xia)降，存在臨(lin)界溫(wen)度(du)（約為(wei)60℃），當溫(wen)度(du)超過臨(lin)界溫(wen)度(du)，點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)大幅降低，再鈍化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)臨(lin)界溫(wen)度(du)為(wei)40~60℃。

姚琳等采(cai)用模擬(ni)乏燃(ran)料水池(chi)硼(peng)酸水溶液，對304L、S32101和S32205等三種不銹鋼進(jin)行了晶間腐(fu)蝕、縫隙腐(fu)蝕和應力腐(fu)蝕試驗。

結果表明，三種(zhong)材(cai)料(liao)在給定試(shi)驗條(tiao)件下(xia)的(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)傾向均很小(xiao)；S32205的(de)縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)發(fa)(fa)生電位(wei)和(he)保護電位(wei)最高(gao)，分別為0.64V（相對于飽和(he)甘汞(gong)電極(ji)，下(xia)同）和(he)0.1V；S32101和(he)304L的(de)縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)發(fa)(fa)生電位(wei)基本接近(jin)，約為0.25V，304L的(de)保護電位(wei)（0V）略高(gao)于S32101（-0.1V）的(de)；三種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)抗(kang)力排序為：S32205>S32101>304L；三種(zhong)材(cai)料(liao)在恒載荷應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗中均未發(fa)(fa)生開裂。

徐(xu)為民等采(cai)用電(dian)化(hua)學試(shi)驗和浸泡試(shi)驗等，研(yan)究了乏燃料格架(jia)用304L不銹(xiu)鋼焊接接頭的表面(mian)狀(zhuang)態對其在硼酸溶液中腐蝕行為的影(ying)響。

結果表明，打磨有利于改善焊(han)接接頭在(zai)硼酸溶液中的耐(nai)蝕(shi)性(xing)，表面粗糙度越(yue)小耐(nai)蝕(shi)性(xing)越(yue)好。

張微嘯(xiao)等采用動電(dian)位極(ji)化(hua)、電(dian)化(hua)學阻抗譜、浸泡腐蝕和掃描電(dian)鏡等方法(fa)對乏燃(ran)料格架用304L不銹鋼在25℃和80℃含(han)2500mg/L B3+的硼酸(suan)水溶液中的腐蝕行為進行了研究(jiu)。

結(jie)果表明，304L不銹鋼的(de)(de)自腐(fu)蝕電(dian)位和腐(fu)蝕電(dian)流(liu)密度(du)(du)隨(sui)著溶(rong)液溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)升高(gao)而增大；開路電(dian)位條件下其在(zai)25℃的(de)(de)硼酸水中形(xing)成的(de)(de)鈍化膜較為(wei)致(zhi)密，電(dian)荷在(zai)鈍化膜內轉移時所遇到的(de)(de)阻力較大，對基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)保護(hu)性(xing)更(geng)好；不同溫(wen)度(du)(du)下的(de)(de)電(dian)化學阻抗譜呈單容(rong)抗弧，表現(xian)為(wei)一個時間(jian)常數(shu)，80℃的(de)(de)硼酸水溶(rong)液中阻抗模值(zhi)較小(xiao)；隨(sui)浸泡時間(jian)的(de)(de)延長，304L不銹鋼的(de)(de)均(jun)勻(yun)腐(fu)蝕速(su)(su)率逐漸(jian)降低，并且(qie)維持(chi)在(zai)較低的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)(su)率。

趙迪等(deng)采(cai)用三(san)氯化鐵浸泡(pao)和(he)電化學等(deng)方(fang)法，研究了(le)兩種乏燃(ran)料水(shui)池(chi)覆面用不銹鋼焊(han)接板304L（母材(cai)）/ER316L（焊(han)材(cai)）和(he)S32101（母材(cai)）/ER2209（焊(han)材(cai)）在(zai)30，40，60℃的硼酸水(shui)溶液(ye)及3.5%（質(zhi)量(liang)分數）NaCl溶液(ye)中(zhong)的點(dian)蝕行(xing)為和(he)縫隙腐蝕行(xing)為。

結果(guo)表明(ming)，隨著溫度(du)升高，兩(liang)(liang)種焊(han)接板的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)抗力(li)逐(zhu)漸降(jiang)低；在含2700mg/L B3+的(de)純硼酸溶液中(zhong)(zhong)，兩(liang)(liang)種焊(han)接板各部(bu)位(wei)均無明(ming)顯點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)跡(ji)象，60℃時點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)>1500mV；在純硼酸溶中(zhong)(zhong)摻雜200mg/L Cl-后，點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)大幅降(jiang)低，60℃時點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)為400~600mV。在40℃的(de)純硼酸溶中(zhong)(zhong)，縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)再鈍化電位(wei)>800mV。兩(liang)(liang)種焊(han)接板各部(bu)位(wei)的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)抗力(li)順(shun)序均為：焊(han)縫(feng)(feng)區(qu)>母材區(qu)>熱影響(xiang)區(qu)；S32101/ER2209母材和焊(han)縫(feng)(feng)的(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能優于304L/ER316L的(de)，但(dan)前者熱影響(xiang)區(qu)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)抗力(li)相(xiang)對后者的(de)較差。論耐(nai)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能，S32101/ER2209焊(han)縫(feng)(feng)優于304L/ER316L的(de)，但(dan)母材區(qu)和熱影響(xiang)區(qu)相(xiang)對后者較差。

趙迪等還采用(yong)硫酸-硫酸銅腐(fu)蝕(shi)試驗方法(fa)測試了304L/ER316L和(he)S32101/ER2209兩(liang)種(zhong)焊(han)接板(ban)的(de)(de)抗晶間腐(fu)蝕(shi)性能(neng)，采用(yong)四點(dian)彎(wan)曲(qu)和(he)U型彎(wan)曲(qu)試樣(yang)進行(xing)長期浸泡試驗，檢(jian)驗了兩(liang)種(zhong)焊(han)接板(ban)在40℃含2700mg/L B3++200mg/L Cl-混合溶液中(zhong)的(de)(de)抗應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂性能(neng)。

結果表(biao)明，304L/ER316L焊(han)(han)接(jie)板(ban)的(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)和焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)抗晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性能優于(yu)S32101/ER2209焊(han)(han)接(jie)板(ban)的(de)(de)，前者較(jiao)(jiao)優可能與其含碳量較(jiao)(jiao)低及塑性優良有關，后者較(jiao)(jiao)差的(de)(de)原因可能是其塑性較(jiao)(jiao)差且(qie)熱影響區(qu)存在析出相。在恒溫混(hun)合溶液中浸泡100天后，兩種焊(han)(han)接(jie)板(ban)的(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)和焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭均(jun)未發(fa)生(sheng)應力腐蝕(shi)開裂(lie)，僅(jin)僅(jin)表(biao)面發(fa)生(sheng)了輕微(wei)的(de)(de)均(jun)勻腐蝕(shi)。

綜上可以認為，304L/ER316L和S32101/ER2209焊接(jie)板在(zai)純硼酸(suan)溶液中(zhong)(zhong)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)優(you)良(liang)，但溶液中(zhong)(zhong)存在(zai)Cl-后腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)顯(xian)著增大，溫度升高(gao)更會(hui)加速(su)腐(fu)蝕(shi)(shi)；熔合線(xian)及(ji)焊接(jie)熱影響區是發生局部腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)薄弱(ruo)區域(yu)，應引起重視。目前(qian)，有關混(hun)凝土(tu)側鋼覆(fu)面的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)研究未(wei)見公開報導，混(hun)凝土(tu)中(zhong)(zhong)的(de)鹵(lu)元素與泄漏(lou)硼酸(suan)水的(de)結合可產生一定濃度的(de)Cl-和F-，若存在(zai)焊接(jie)殘(can)余應力將會(hui)增大應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)敏(min)感(gan)性(xing)。此(ci)外，由(you)于不銹鋼覆(fu)面與混(hun)凝土(tu)接(jie)觸(chu)部位可能存在(zai)大大小小的(de)縫隙，因此(ci)縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)對部件(jian)的(de)失效影響也應關注。

結語與展(zhan)望(wang)

核(he)電廠乏(fa)燃(ran)料(liao)水(shui)池(chi)和(he)(he)(he)(he)換(huan)料(liao)水(shui)池(chi)的(de)(de)結(jie)構完(wan)整性(xing)，是保證核(he)電站安(an)全(quan)可(ke)靠運行(xing)的(de)(de)重要環(huan)節。盡管其(qi)服役(yi)環(huan)境參數相對(dui)溫和(he)(he)(he)(he)，但國內外壓水(shui)堆核(he)電站的(de)(de)乏(fa)燃(ran)料(liao)水(shui)池(chi)及結(jie)構功能類(lei)似的(de)(de)換(huan)料(liao)水(shui)池(chi)的(de)(de)不銹(xiu)鋼部(bu)件(jian)在長期運行(xing)過程(cheng)中都發生過各(ge)種腐蝕(shi)問題，甚至有(you)不少泄(xie)漏(lou)失(shi)效事故。目前，公開報(bao)導(dao)的(de)(de)案例分(fen)析較少，少許研(yan)究(jiu)也主要是關于(yu)水(shui)池(chi)不銹(xiu)鋼覆面基(ji)體(ti)材料(liao)304L和(he)(he)(he)(he)S32101的(de)(de)研(yan)究(jiu)，有(you)關焊(han)接件(jian)的(de)(de)各(ge)種局部(bu)腐蝕(shi)行(xing)為的(de)(de)研(yan)究(jiu)還不多，而(er)焊(han)縫及周邊是對(dui)腐蝕(shi)敏(min)感的(de)(de)薄(bo)弱區域，因(yin)此需高度關注和(he)(he)(he)(he)研(yan)究(jiu)。根據我國核(he)電廠的(de)(de)具體(ti)情況，還需要對(dui)硼酸水(shui)泄(xie)漏(lou)至接觸混(hun)凝土側的(de)(de)各(ge)種可(ke)能環(huan)境進(jin)行(xing)深入研(yan)究(jiu)，為工程(cheng)上的(de)(de)安(an)全(quan)可(ke)靠性(xing)評估(gu)和(he)(he)(he)(he)失(shi)效問題解決提供科學基(ji)礎。