如何采用腐蚀失重法评定310S不锈钢在超临界水环境中均匀腐蚀性能

  由于310S不锈钢在试验介质中可形成氧化膜，有效地将金属与介质隔离，因而具有良好的耐蚀性。但在形成稳定的钝化膜之前，金属与介质中的氧始终在进行交换反应，直至达到动态平衡，一部分腐蚀产物在金属表面形成保护性的膜，一部分腐蚀产物溶解到电解质中。因此，要测量不锈钢的均匀腐蚀速率，采用失重法更合理，即采用脱膜法和氧化膜分析，获得参与与氧反应的金属的量，并进而计算金属的腐蚀速率。在此基础上，获得金属腐蚀总损失量~试验时间的曲线，曲线上趋势稳定段的斜率即为腐蚀速率。 

  310S不锈钢在290℃亚临界水中经不同时间的腐蚀失重曲线，试样腐蚀失重均符合对数规律，可以由以下方程表示。由上述结果可知，奥氏体不锈钢耐腐蚀性能随材料中钝化元素Cr、Ni含量的增加而提高，普通18-8型奥氏体不锈钢（347、316等）在超临界水中的耐腐蚀性能要应用于SCWR燃料包壳仍有所不足，高级奥氏体不锈钢（例如310S不锈钢及其改进型）具有较好的抗腐蚀性能。

    采用减重法衡量310S不锈钢的腐蚀速率时，可发现，超临界水中的腐蚀速率依次大于亚临界水中的腐蚀速率和拟临界水中的腐蚀速率，其中，550℃和650℃超临界水中的腐蚀速率相当。在4种温度条件下，550℃和650℃超临界水中的腐蚀速率最大，3000h时接近22mg/dm2，根据转换关系100mg/dm2=1.43μm，可获得3000h的腐蚀深度约为0.31μm，由于实验操作等原因，稍低于后文中微观分析中的厚度（1μm左右），根据燃料换料周期（12月-18月），以此计算最长寿期（36月-54月）内的腐蚀深度不足13μm。 SCR1000的方案由中国核动力研究设计院完成设计，燃料包壳设计壁厚约为0.60 mm左右，按照10%的腐蚀余量计算，燃料包壳在寿期内可允许腐蚀约为60μm，由此可知，无论以腐蚀速率分析还是膜厚微观分析的角度，310S不锈钢的抗腐蚀性能满足燃料包壳材料的设计要求。