第十五届全国表面工程大会

核电站蒸汽发生器传热管的微动腐蚀损伤是威胁设备安全运行的关键问题。本研究通过设计新型微动腐蚀实验装置及高温高压原位电化学测试系统，系统探究了316L不锈钢和Inconel 690合金在氧化与腐蚀环境中的微动腐蚀协同损伤机制，并建立了损伤预测模型。实验表明，在氧化环境中，溶解氧浓度显著影响损伤行为：316L不锈钢在溶解氧浓度高于6 ppm时，钝化膜抑制磨损，总损伤降低55.5%，损伤机制由磨粒磨损转变为表面疲劳混合模式；而Inconel 690因界面第三体层的形成缓解磨损，但高氧浓度下硬质氧化物分解加剧损伤。在氯离子腐蚀环境中，316L不锈钢静态腐蚀抗性弱于Inconel 690（电荷转移阻抗低22.5倍），但动态微动下两者性能趋近；氯离子浓度升高使两材料损伤分别增加42.2%和45.9%，且预测高浓度下Inconel 690损伤可能与316L相当，协同效应源于氯离子的润滑与钝化膜破坏作用。
基于赫兹接触理论和氧化膜再生模型，本研究提出微动腐蚀协同损伤预测模型，揭示腐蚀促进因子与钝化膜覆盖率的线性关系，并建立有限元模型分析参数演化。模拟表明，前4×10⁴次循环中接触参数下降70.8%，长期预测显示316L在0.5 ppm溶解氧环境下的寿命为2.68×10⁸次循环。高温高压模拟工况实验表明，316L损伤随温度升高显著加剧（200℃时为常温7.2倍），而Inconel 690损伤随温度升高反降低（200℃时为常温0.58倍），证实后者更适用于高温腐蚀环境。研究证实常温机理模型可有效解释实际工况损伤行为，为工程选材与寿命预测提供理论支撑。
 

微动腐蚀；换热管；模型