[发明专利]合金的碲腐蚀防护方法及其效果验证试验方法

说明书

本发明公开了一种合金的碲腐蚀防护方法，在所述合金所在的含碲腐蚀环境中引入相对于该合金更易与碲反应的活性材料作为吸附剂，吸附剂优先吸附碲并与之反应，从而降低含碲腐蚀环境中的碲的活性，达到所述合金的碲腐蚀防护目的。本发明还公开所述碲腐蚀防护方法的效果验证试验方法。相比现有技术，本发明可以在不影响熔盐堆等含碲腐蚀环境既有设计的条件下低成本且高效的解决合金构件的碲腐蚀问题。

技术领域

本发明涉及一种合金的碲腐蚀防护方法。

背景技术

在熔盐堆服役过程中会形成裂变产物碲元素。这些碲元素在高温下通过沿晶扩散进入镍基高温合金（主要为Hastelloy N合金、GH3535合金等抗高温熔盐腐蚀合金）构件中，导致表面沿晶开裂，严重威胁反应堆的服役安全。

反应堆中碲腐蚀主要体现在表面碲化物和碲元素在晶界的偏聚两方面，其中后者是碲腐蚀危害性的主要体现。碲元素偏聚于晶界后会减弱晶界的结合力，使得晶界容易发生开裂。碲元素沿合金表面扩散的深度和偏聚浓度决定了碲腐蚀危害性的程度。因此，抑制合金碲腐蚀的根本在于阻止碲沿表面晶界的扩散。

早期，为了解决这一问题，研究者尝试了提高合金中铬元素含量或燃料盐配方等手段，虽然能够改善碲腐蚀问题，但是也存在明显的缺点。在熔盐堆中，合金结构材料不仅要耐碲腐蚀还要耐熔盐腐蚀。提高铬元素含量后，虽然能够改善耐碲腐蚀能力，但又恶化了耐熔盐腐蚀性能。因此，通过调整铬元素含量无法同时满足两种耐腐蚀性能的要求。另外一方面，提高燃料盐中三价铀元素和四价铀元素的比例调整燃料盐的氧化还原势也能改善碲腐蚀问题，但是这种调整会提高燃料盐的成本，同时改变了原有成熟的物理设计。

近期，为了解决这一问题，研究者又提出了保护性Ni-Nb覆层、合金变形处理等方法，能够显著改善合金由于碲腐蚀和碲脆问题，但是依然存在成本较高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种合金的碲腐蚀防护方法，可以在不影响熔盐堆等含碲腐蚀环境既有设计的条件下低成本且高效的解决合金构件的碲腐蚀问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

合金的碲腐蚀防护方法，在所述合金所在的含碲腐蚀环境中引入相对于该合金更易与碲反应的活性材料作为吸附剂，吸附剂优先吸附碲并与之反应，从而降低含碲腐蚀环境中的碲的活性，达到所述合金的碲腐蚀防护目的。

优选地，所述合金为抗高温熔盐腐蚀合金。

优选地，所述含碲腐蚀环境为碲蒸汽环境或含碲熔盐环境。

优选地，所述更易与碲反应的活性材料为：形成碲化物的平均吉布斯自由能小于所述合金形成碲化物的平均吉布斯自由能的单质元素或合金材料。

优选地，所述活性材料以大比表面积的形态设置于所述含碲腐蚀环境中。

进一步优选地，所述大比表面积的形态为网状、丝状或多孔泡沫状。

优选地，所述活性材料以不与所述合金接触的形式设置于所述含碲腐蚀环境中，或者所述活性材料非隔绝性地包覆于所述合金接触含碲腐蚀环境的表面。

进一步地，在将所述活性材料引入含碲腐蚀环境中之前，先去除所述活性材料的表面钝化膜。

优选地，所述活性材料为纯Ni或Ni-4Cr合金。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

如上任一技术方案所述碲腐蚀防护方法的效果验证试验方法，将所述合金与所述活性材料分别加工成为等尺寸的片状拉伸样品，同时置于含碲腐蚀环境中进行碲腐蚀后进行拉伸变形测试，从裂纹的数量和深度来判断碲腐蚀的程度，并通过与单独置于含碲腐蚀环境中进行碲腐蚀的合金片状拉伸样品的拉伸变形测试裂纹情况进行比较，判断所述碲腐蚀防护方法的效果。