CS210980B1 - Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku - Google Patents
Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku Download PDFInfo
- Publication number
- CS210980B1 CS210980B1 CS901879A CS901879A CS210980B1 CS 210980 B1 CS210980 B1 CS 210980B1 CS 901879 A CS901879 A CS 901879A CS 901879 A CS901879 A CS 901879A CS 210980 B1 CS210980 B1 CS 210980B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- carbon
- liquid sodium
- surface layer
- determination
- carbon content
- Prior art date
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 30
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims description 22
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims description 22
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 title claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 3
- GOMCKELMLXHYHH-UHFFFAOYSA-L dipotassium;phthalate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O GOMCKELMLXHYHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019932 CrNiMo Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 102000051759 human factor J Human genes 0.000 description 1
- 108700008420 human factor J Proteins 0.000 description 1
- 229910001293 incoloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku, umožňujícího hodnocení topografických, mikrostrukturních a chemických vlivů koroze a přenosu hmoty u těchto materiálů a zároveň i hodnocení případného povrchového nauhličení materiálu v procesu jejich výroby, resp. zjištění jejich povrchové nehomogenity.
Chemické složení a struktura povrchové zóny korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných vysokoteplotnímu kapalnému sodíku závisí na době expozice, teplotě a tlouštce exponované komponenty, případně i na rychlosti proudění a obsahu kyslíku v kapalném sodíku. Koncentrační profily intersticiélních prvků, zejména uhlíku, které se po určité době expozice kapalnému sodíku v korozivzdorných ocelích a slitinách ustavují, umožňují kvantitativní zpracování kinetiky přenosu uhlíkem mezi korozivzdomou ocelí a kapalným sodíkem a případně predikace dlouhodobějšího chování korozivzdorných ocelí a slitin, které je závislé na kinetice přenosu uhlíku, ovlivňující mechanické vlastnosti zmíněných materiálů během jejich expozice kapalnému sodíku v provozních podmínkách rychlých reaktorů chlazených kapalným sodíkem.
Hodnocení povrchu korozivzdorných austenitických ocelí a slitin pro komponenty rychlých reaktoru po expozici kapalnému sodíku na základě stanovení koncentračních profilů uhlíku se doposud provádí metodami, které využívají rédkovacího elektronového mikroskopu a rentgenového spektrometru, elektronové či iontové mikrosondy v kombinaci s hmotovou spektroskopií, Augerovy mikroskopie a měření rozptylu alfa částic. Hodnocení koncentračních profilů uhlíku uvedenými metodami je jednak velmi nákladné, jednak s výjimkou poslední metody, poskytuje výsledky pouze kvalitativního charakteru.
Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku na základě galvanostetické metody odleptóvéní tenkých vrstev spojené s měřením potenciodynamických polarizačních křivek podle vynélezu, jehož podstata spočívá v tom, že se pro každou odleptanou tloušťku materiálu změří stacionární voltametrické křivka a z její anodické části se provede vyhodnocení obsahu uhlíku.
Je výhodná, provede-li se toto vyhodnocení tak, že se určí vliv uhlíku na sekundární pasivitu austenltické oceli a slitiny, přičemž tuto lze charakterizovat rozdílem proudového maxima a minima v oblasti transpasivity.
Je dále výhodné, provede-li se vyhodnoceni obsahu uhlíku v elektrolytů s konstantní hodnotou pH, a to od pH 4 do pH 7, s optimálním výsledkem při pH 4, chemicky intaktním vůči zkoumanému materiálu, například v tlumivém roztoku kyselého ftalanu draselného při teplotě od 15 °C do 30 °C, neboť změny pH elektrolytu během záznamu voltametrické křivky by negativně ovlivňovaly vliv uhlíku na sekundární pasivitu a případné agresivita elektrolytu by mohla způsobvat korozi materiálů i bez vnější elektrochemické polarizace.
Způsob hodnocení koncentračních profilů uhlíku podle vynálezu je oproti doposud používaným metodám kvantitativní a vysoce citlivý. Další výhodou tohoto způsobu je skutečnost, že je použitelný i pro tenkostěnné komponenty rychlých reaktorů chlazených kapalným sodíkem, např. pro obalové trubky palivových článků, pro které je obtížné stenovení koncentračních profilů uhlíku postupným frézováním povrchu a analýzou uhlíku u odebraných třísek. Kromě toho umožňuje zjištění koncentračního profilu uhlíku v již nepatrné tloušťce materiálu, např. 10 jum, na vnějším i vnitřním povrchu, a to bez ohledu na značné rozdíly v chemitkém složení materiálu,austenitické CrNi a CrNiMo oceli s nízkým i vysokým obsahem dusíku, stabilizované i nestabilizované, austenltické slitiny typu Incoloy 800.
Vynález je dále blíže objasněn pomocí připojených výkresů, na nichž obr. 1 až 2 představuje charakteristické voltametrické křivky nestabilizované sodíkem oduhličené korozivzdomé oceli (levá část obou obrázků) a stabilizované sodíkem neoduhličené korozivzdorné oceli (pravá část obou obrázků) zaznamenané při potenciálech v rozmezí -0,5 až +1,25 V a zpět pro různé doby galvanostatického odleptávéní t = 50, 110, 170 a 250 minut. V dolní části obr. 3 jsou srovnány výsledky analytického stanovení průměrného obsahu uhlíku ve Sponách zachycených jednak při úběru 10 jim povrchu nestabilizované sodíkem oduhličené korozivzdorné oceli (levé část obrázku), jednak při úběru 10 jim povrchu stabilizované sodíkem neoduhličené korozivzdorné oceli (pravé část obrázku). Ve spodní části obr. 3 jsou graficky znázorněny závislosti obsah uhlíku - vzdálenost od povrchu do hloubky 10 pm, zjištěné pro nestabilizovanou sodíkem oduhličenou korozivzdornou ocel (levé část obrázku) a na stabilizovanou sodíkem neoduhličenou korozivzdornou ocel (pravé část obrázku) způsobem podle vynálezu. Zároveň jsou pro srovnání ve spodní části obr. 3 uvedeny hodnoty průměrného obsahu uhlíku stanovené grafickou integrací příslušných závislostí.
Příklad
Vzorky uvedených dvou typů korozivzdorných ocelí po 6 666 hodinové expozici kapalnému sodíku při 700 °C byly vyňaty pod argonovou atmosférou ze smyčky, očištěny lihem a vodou a zváženy. Jednalo se o vzorky ve tvaru trubek 0 6 x 0,3 mm dlouhé 60 mm. Potom na nich byly anodicky odleptávány velmi tenké vrstvy (~* 0,5 pm). K anodickému odleptávéní se používalo galvanostatického zapojeni. Jeko zdroj proudu sloužil elektronický stabilizétor se skokově volitelnými hodnotami 0,5 až 150 mA, spřažený s elektronickým časovaoím zařízením, které umožňovalo nastavit dobu lepténí. Před leptáním byle na vzorcích vymezena teflonovou lepicí páskou vnější pracovní plocha elektrody 1,88 cm , vnitřní povrch byl izolován teflonovu zátkou.
Při leptání jako pomocné katody sloužily dvě shodné elektrody z korozivzdorné oceli ČSN 17 347 umístěné po obou stranách elektrody ve vzdálenosti 3 cm. Podmínkám na vlastnosti leptacího roztoku vyhovoval nejlépe roztok 20% H^PO^ + 0,25% KgCrgOy, ktei^ účinkuje jako pasivétor a udržuje korozní potenciál korozivzdorných ocelí v bezproudovém stavu na hodnotě blízké transpasivaínímu potenciálu.
Ke stanovení tlouštky d odleptané vrstvy kovu bylo podle Faradayova zákona použito vztahu
U I.t = Τ’ F.S.Q (1) kde M je atomová hmota kovu, z = mocenství jeho iontu, I = proud, t = čas, F = Faradayův náboj, S = plocha, Q = hustota kovu.
S ohledem na skutečnost, že se odleptévala namísto čistého kovu slitina, bylo zapotřebí stanovit faktor Jí/z výpočtem z poměrného zastoupení p složek slitiny a mocenství jejich iontů přecházejících do roztoku, tj. použít vztahu
Pro použitý leptací roztok, v němž dochází u korozivzdorných ocelí k rozpouštění v trans pasivním stavu, je možné poěitat se vznikem Fe^+, Cr^+, Mo^+ a Ni2+ a při tomto mechanismu rozpouštění vypočítat podle vztahu (2) faktory M/z pro zmiňované korozivzdorné oceli s různým chemickým složením.
Po každém leptání byly vzorky opláchnuty redestilovanou vodou a podrobeny potenciodynamickému polarizačnímu měření. K měření bylo použito potenoiostatu s generátorem trojúhelníkových pulsů. Potenciodynamické polarizační křivky byly snímány rychlostí změny potenciálů dE/dt = 2 mV/s s použitím nasycené kalomelové elektrody a registrovány koordinétovým zapisovačem. Jako elektrolytu bylo použito tlumivého roztoku kyselého ftalanu draselného (0,05 M KHCgH^O^) s pH = 4 při teplotě 20 °C.
Z orientačních měření vyplynulo, že pro získání přesných reprodukovatelných výsledků je vhodné před každým měřením zařadit do zkoušky jeden běh z potenciálové oblasti transpasivity, ve které se vzorek nalézal při leptání, a to do katodické oblasti potenciálů. Tímto způsobem se získá stacionární voltametrická křivka, z jejíž anodické části se změří rozdíl proudových hustot odpovídajících maximu a minimu v potenciálové oblasti transpasivity Δ i, který lze pro uvedené podmínky přepočítat na obsah uhlíku v povrchu slitiny-podle vztahu (3)
Konstanta k pro přepočet rozdílu maxima a minima proudové hustoty v potenciálové oblasti transpasivity na obsah uhlíku v povrchu slitiny je více či méně závislá na topografických, chemických a mikrostrukturních vlivech spojených s dlouhodobou expozicí korozivzdorných ocelí ve vysokoteplotním sodíku. Proto se doporučuje stanovit ji kalibrací pro referenční vzorek materiálu, který za podmínek expozice vysokoteplotnímu sodíku při již zmiňovaných vlivech sodíkového prostředí nevykazuje změny obsahu uhlíku, a tedy ani koncentrační profil uhlíku v povrchové vrstvě ovlivněné expozicí v sodíku.. Pro dekarburizační podmínky působení sodíkového prostředí při 700 °C je to např. stabilizovaná korozivzdorná ocel, exponovaná jako referenční vzorek spolu se studovanými neetabilizovanými materiály.
Vynález lze kromě stanovení koncentračních profilů uhlíku v exponovaných materiálech využívat k hodnocení velikosti strukturní změny způsobené dlouhodobou vysokoteplotní expozicí - precipitace karbidů chrómu, které podléhají austenitické korozivzdorné oceli a sliti210980 ny ve vysokoteplotním sodíku. Míru uvedené strukturhí změny lze vyhodnotit na základě velikosti parametru k ve vztahu (3). Princip tohoto hodnocení spočívá v tom, že při dlouhodobé vysokoteplotní expozici dochází v austenitických korozivzdorných ocelích e slitinách k precipitaci karbidů chrómu a k ochuzení tuhého roztoku o uhlík, který je ve stavu tuhého roztoku příznivější výskytu sekundární pasivity u korozivzdorných ocelí a slitin.
Tímto způsobem se při stejném obsahu uhlíku v povrchu oceli zvyšuje rozdíl proudových hustot odpovídajících maximu a minimu v potenciálové oblasti transpaáivity, a tedy snižuje hodnota parametru k ve vztahu (3).
Uvedeným postupem lze získat informace nutné k pochopení kinetiky chování karbidů chró mu, které činí předpovšá dlouhodobého tepelného a mechanického chováni austenitických korozivzdorných ocelí a slitin v provozních podmínkách rychlých reaktorů chlazených kapalným sodíkem méně nejistou.
Další Možností využiti vynálezu je hodnocení případného povrchového nauhličani materiálů v procesu, jejich výroby, resp. zjištění jejich povrchové nehomogenity.
Claims (3)
1. Způsob stanoveni koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku na základě galvanostatické meto dy odleptávání tenkých vrstev spojené s měřením potenciodynamických polarizačních křivek, vyznačující se tím, že se pro každou odleptanou tlouštku materiálu změří stacionární voltametrická křivka a z její anodické části se provede vyhodnocení obsahu uhlíku.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že vyhodnocení obsahu uhlíku se provede z rozdílu proudového maxima a minima v oblasti transpasivity.
3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že vyhodnocení obsahu uhlíku se provede v elektrolytu s konstantní hodnotou pH, a to od pH 4 do pH 7, chemicky intaktním vůči zkoumanému materiálu, například v tlumivém roztoku kyselého ftalanu draselného, při teplotě od 15 do 30 °C. ’
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS901879A CS210980B1 (cs) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS901879A CS210980B1 (cs) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS210980B1 true CS210980B1 (cs) | 1982-01-29 |
Family
ID=5441478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS901879A CS210980B1 (cs) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS210980B1 (cs) |
-
1979
- 1979-12-19 CS CS901879A patent/CS210980B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Papavinasam | Electrochemical polarization techniques for corrosion monitoring | |
| US11892391B2 (en) | Field monitoring electrochemical method for anticorrosion performance of organic coatings in seawater environment | |
| Qiu et al. | Electrochemical study of the dissolution of oxide films grown on type 316L stainless steel in molten fluoride salt | |
| EP0591802A2 (en) | Method and apparatus for measuring degree of corrosion of metal materials | |
| Guo et al. | Multielectrode array sensors to enable long-duration corrosion monitoring and control of concentrating solar power systems | |
| Dean Jr | Electrochemical methods of corrosion testing | |
| France et al. | Comparison of chemically and electrolytically induced pitting corrosion | |
| Doig et al. | Limitations of potentiostatic control in stress corrosion crack growth measurements | |
| Barnartt | Electrochemical nature of corrosion | |
| Caligara et al. | Chronopotentiometric determination of U (III), U (IV), UO2 (VI) and Np (IV) in molten LiCl-KCl eutectic | |
| Etienne et al. | Local Evolution of pH with Time Determined by Shear Force‐based Scanning Electrochemical Microscopy: Surface Reactivity of Anodized Aluminium | |
| CS210980B1 (cs) | Způsob stanovení koncentračního profilu uhlíku v povrchové vrstvě korozivzdorných austenitických ocelí a slitin exponovaných kapalnému sodíku | |
| Bouali et al. | Evaporation of electrolyte during SVET measurements: the scale of the problem and the solutions | |
| Klassen et al. | A novel approach to characterizing localized corrosion within a crevice | |
| Ueno et al. | Study on the effect of phosphorous concentration on intergranular corrosion of stainless steel in boiling nitric acid solution | |
| Leiva-García et al. | Role of Modern Localised Electrochemical Techniques to Evaluate the Corrosion on Heterogeneous Surfaces | |
| CA2421181A1 (en) | Method of measuring copper ion concentration in industrial electrolytes | |
| Bell et al. | Electrochemical and microstructural characterization of an austenitic stainless steel irradiated by heavy ions at 515° C | |
| Lu | Determination Methods of Passivation | |
| Baer et al. | Surface analysis and electrochemical studies of sulfur enhanced corrosion of nickel | |
| Massimi et al. | Assessment of Galvanic Corrosion in Molten Salts | |
| Yang | A novel method for on-line determination of underdeposit corrosion rates in cooling water systems | |
| Brown et al. | Polarisation of zirconium and its alloys in high temperature water | |
| Luo et al. | Pit propagation of nickel and nickel molybdenum alloys | |
| Yang et al. | On-line and real-time corrosion monitoring techniques of metals and alloys in nuclear power plants and laboratories |