隨著核電站運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，乏燃料水池日趨飽和，乏燃料的貯存、處理等安全管理已成為核電行業(yè)

需要關(guān)注的重要問題

。由于乏燃料后處理能力不足，目前國(guó)際上很多核電廠在乏燃料水池滿容的情況下，采取干法貯存的方式來轉(zhuǎn)移貯存乏燃料以維持核電廠的持續(xù)運(yùn)行

。我國(guó)最新研制的球墨鑄鐵乏燃料干法貯存容器的螺栓材料主要為UNS N07718合金（簡(jiǎn)稱718合金），受乏燃料衰變熱和豎直放置時(shí)空冷的影響，貯存容器的表面溫度分布范圍較大，從底部的接近室溫到頂部的約100℃。在服役條件下，作為螺栓材料，718合金受較大的拉應(yīng)力，在濱海戶外環(huán)境下表面會(huì)有含鹽沉積物，在雨雪天氣下，局部位置可能會(huì)有較長(zhǎng)時(shí)間積水。目前，718合金在核電站一回路水環(huán)境下和在酸性油氣田環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂性能已有較多研究

，但是在較高溫度含鹽溶液中的應(yīng)力腐蝕開裂行為尚未見報(bào)道，本文針對(duì)這種惡劣工況，對(duì)718合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度閾值和NaCl濃度閾值進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料為718合金，對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)牌號(hào)為GH4169，根據(jù)ASTM B637-15和GB/T14992，二者成分完全一致。X射線熒光光譜儀（XRF）測(cè)試的化學(xué)成分見表1，與上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍一致。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

針對(duì)718合金的服役工況，本文設(shè)計(jì)了恒位移加載試樣浸泡試驗(yàn)，研究718合金在不同溫度、不同鹽濃度溶液中的應(yīng)力腐蝕行為。

表2還列示了主要變量的描述性統(tǒng)計(jì)。首先，企業(yè)獲得創(chuàng)新科技財(cái)政補(bǔ)助項(xiàng)目數(shù)量(Subsidy_item)從供給側(cè)改革前的平均8.691個(gè)提升到了供給側(cè)改革后的12.58，說明創(chuàng)新科技補(bǔ)助的來源正在變得更加多元化。但是，來源于地方創(chuàng)新補(bǔ)助項(xiàng)目的比重(Subsidy_local)從改革前的39.7%下降到了25.2%，初步表明供給側(cè)創(chuàng)新科技補(bǔ)助改革后，地方政府對(duì)于創(chuàng)新補(bǔ)助開始收緊，清理相關(guān)政策。

718合金在100℃的3.5%NaCl溶液中腐蝕14天后的微觀形貌如圖5所示。圖5(a)為樣品外表面缺口尖端附近形貌，圖5（b）為樣品從厚度方向剖開后的缺口尖端附近形貌。不同位置的能譜分析結(jié)果如表3所示。

腐蝕終止時(shí)間。90℃3.5wt%NaCl溶液中，到14d時(shí)，腐蝕已基本終止，到28d超聲清洗時(shí)，部分較厚的腐蝕產(chǎn)物脫落，脫落之后的部分較為光亮，再次浸泡14d后依然保持光亮。100℃3.5wt%NaCl溶液中，第14d后，輕微泛黃區(qū)域和嚴(yán)重腐蝕區(qū)域幾乎不再變化，42天時(shí)，嚴(yán)重腐蝕區(qū)域外沿新增一圈白亮腐蝕區(qū)域，說明腐蝕仍在繼續(xù)，但速率已經(jīng)很慢。100℃飽和NaCl溶液中，到42d時(shí)腐蝕程度仍在快速加深，沒有停止跡象。這是因?yàn)槿芤焊g電位較高時(shí)，腐蝕面積更大，同時(shí)，溶解氧含量降低導(dǎo)致腐蝕速率下降，所以腐蝕時(shí)間最長(zhǎng)。

試樣在100℃不同濃度的NaCl溶液中腐蝕42天后的形貌如圖3所示。NaCl濃度在0.12wt%以下時(shí)，未觀察到任何腐蝕的跡象，鹽濃度在3.5wt%及以上時(shí)，可觀察到明顯腐蝕。其中，100℃飽和NaCl溶液中，腐蝕面積較大，已從缺口附近擴(kuò)展到更大范圍。從該試驗(yàn)結(jié)果可以看出，718合金應(yīng)力腐蝕的NaCl濃度閾值在0.12wt%～3.5wt%之間。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)718合金應(yīng)力腐蝕的影響

在不同溫度3.5wt%NaCl溶液中浸泡42d后的樣品缺口附近微觀形貌如圖2所示，可以看出，在70℃及以下溫度，樣品缺口附近幾乎沒有腐蝕，在90℃和100℃時(shí)，樣品缺口附近腐蝕明顯，其它區(qū)域腐蝕十分輕微。由此可見，718合金應(yīng)力腐蝕的溫度閾值在70℃～90℃之間。

綜上所述，由于OCCA無特異性檢出手段及臨床特征，所以發(fā)現(xiàn)時(shí)往往期別較晚，出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，由于各種化療方案對(duì)延長(zhǎng)OCCA患者的生存無明顯效果，因此滿意的腫瘤減滅手術(shù)就顯得尤為重要。隨著對(duì)卵巢透明細(xì)胞癌各方面研究的逐漸深入，而造成OCCA 患者預(yù)后仍較其他卵巢上皮性癌預(yù)后差的原因可能為其自身對(duì)以鉑類為主的化療藥物耐藥[18]；對(duì)于晚期患者手術(shù)達(dá)到滿意減瘤更加困難，易遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，因而研究更有效的化療方案及放療、免疫治療等綜合治療方案，提高早期發(fā)現(xiàn)率，降低病死率，對(duì)改善預(yù)后意義重大。

2.2 鹽濃度對(duì)718合金應(yīng)力腐蝕的影響

為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，每組設(shè)置3個(gè)平行試樣。試樣采用螺栓加載，加載時(shí)將試樣固定在臺(tái)虎鉗上，用扳手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)缺口寬度N的變化ΔN超過100μm時(shí)，試樣缺口尖端的表面由光亮變?yōu)榍y，表明缺口尖端表面應(yīng)力已超過屈服強(qiáng)度。因此，本試驗(yàn)的加載量定為ΔN=120±20μm。加載完成之后放置24h，待試樣表面生產(chǎn)鈍化膜之后放入不同溫度不同濃度的NaCl溶液中開展浸泡試驗(yàn)。

2.3 時(shí)間對(duì)718合金應(yīng)力腐蝕的影響

整體腐蝕面積?？梢钥闯?，腐蝕最先出現(xiàn)在缺口邊緣，然后逐漸向其它區(qū)域擴(kuò)展。對(duì)同一個(gè)樣品，在其它環(huán)境相同的條件下，腐蝕的先后順序與腐蝕程度和不同部位的應(yīng)力大小相關(guān)。對(duì)不同工況的樣品，當(dāng)溶液腐蝕電位較高時(shí)，腐蝕所需的應(yīng)力閾值下降，因此，腐蝕的面積更大。

腐蝕開始時(shí)間。溫度越高、鹽濃度越高，開始發(fā)生腐蝕的時(shí)間越早。其機(jī)理是，溫度越高、鹽濃度越高，溶液的腐蝕電位越高，越容易擊穿鈍化膜，導(dǎo)致腐蝕開始。

1990年7月,在美國(guó)巴爾的摩召開的第一屆國(guó)際納米科學(xué)與納米技術(shù)大會(huì)上“納米技術(shù)”(Nanoscaletechnology)這一新概念被提了出來。而所謂納米藥物就是指通過一定的微細(xì)加工方式對(duì)某些具有藥用價(jià)值或其他的物質(zhì)直接進(jìn)行操作，形成新的具有納米尺度的物質(zhì)或載體[1]。納米藥物主要包括納米晶、納米乳、納米球、納米囊、脂質(zhì)體和膠束等[2]。像脂質(zhì)體、膠束等納米藥物相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，而且已有上市產(chǎn)品，如力樸素等。

在全部試驗(yàn)工況下，只有三種工況發(fā)生了應(yīng)力腐蝕，其在不同時(shí)間時(shí)的腐蝕形貌如圖5所示，三者之間具有明顯的區(qū)別，具體如下：

腐蝕最快處的局部腐蝕速率。隨著腐蝕程度的加深，樣品顏色依次為泛黃、白亮（顏色較亮?xí)r拍照過曝導(dǎo)致）、泛紅、紅褐色。溫度相對(duì)較高、鹽濃度相對(duì)較高時(shí)，腐蝕最快處的局部腐蝕速率反而最慢。其機(jī)理是，當(dāng)溫度進(jìn)升高時(shí)，以及鹽濃度增加時(shí)，一方面，水中的溶解氧含量下降，導(dǎo)致腐蝕速率下降，另一方面，溶液腐蝕電位升高，腐蝕面積增加，整體耗氧量增加，導(dǎo)致局部腐蝕速率下降。

WOL試樣浸泡試驗(yàn)的工況為：研究溫度閾值時(shí)，NaCl濃度固定為3.5wt%，試驗(yàn)溫度從30℃到100℃選擇了5個(gè)溫度；研究鹽濃度閾值時(shí)，溫度固定為100℃，NaCl濃度從0%到飽和共7個(gè)濃度；總試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為42天，即1008h，共在7個(gè)時(shí)間點(diǎn)（含初始狀態(tài)）對(duì)試樣的形貌進(jìn)行觀測(cè)，具體試驗(yàn)參數(shù)如表2所示。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，路面竣工后空隙率、穩(wěn)定度和流值均滿足規(guī)范要求，面層結(jié)構(gòu)為灌入式半柔性面層，且與基層結(jié)合很好。說明該半柔性路面施工技術(shù)的應(yīng)用，能有效保證路面施工質(zhì)量要求。

腐蝕產(chǎn)物脫落的區(qū)域，再次浸泡時(shí)很難繼續(xù)發(fā)生腐蝕，原因可能是最大應(yīng)力集中在缺口附近的表面薄層區(qū)域（發(fā)生屈服變形的區(qū)域），當(dāng)表面腐蝕之后，應(yīng)力部分釋放，剩余應(yīng)力低于718合金發(fā)生腐蝕的應(yīng)力閾值。

2.4 腐蝕面微觀形貌分析

試樣形狀參考《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第6部分：恒載荷或恒位移下預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用》

中的楔形張開加載試樣（Wedge-shaped opening loading specimen,WOL試樣），尺寸見圖1（a），試樣厚度B=10mm，實(shí)物如圖1（b）所示。為了便于后續(xù)觀測(cè)，試樣加工好后對(duì)表面進(jìn)行打磨，直到缺口尖端附近目視光亮，且無沿尖端方向的劃痕。

從圖5（a）可以看出，與平整的基體相比，缺口尖端附近可見明顯的顆粒狀腐蝕產(chǎn)物（點(diǎn)1、3、4所在區(qū)域），粒徑在10μm左右，局部腐蝕產(chǎn)物脫落后形成光滑表面（點(diǎn)2所在區(qū)域），對(duì)腐蝕產(chǎn)物和光滑表面進(jìn)行能譜分析后可知，腐蝕產(chǎn)物主要為Fe、Cr的氧化物/氫氧化物，幾乎不含Ni；光滑表面的成分與基體一致，完全不含氧。根據(jù)相關(guān)研究文獻(xiàn)[9]，類似成分的鎳基合金在含Cl-溶液中腐蝕后的氧化膜分為兩層，外層為NiO

/Ni(OH)

、CrO

/Cr

O

和FeOOH/Fe

O

，內(nèi)層為CrO

和FeOOH/Fe

O

/FeO，其中外層相對(duì)疏松。在本研究的超聲清洗過程中，外層幾乎完全脫落，因此表面腐蝕產(chǎn)物中幾乎不含Ni；內(nèi)層局部區(qū)域脫落，裸露出基體。

5(b)為樣品從厚度方向剖開后的表面，點(diǎn)8為基體內(nèi)部，點(diǎn)5為緊鄰缺口的位置，從能譜結(jié)果可以看出，樣品內(nèi)部的缺口幾乎沒有腐蝕，原因可能是樣品內(nèi)部的缺口表面應(yīng)力尚未達(dá)到發(fā)生應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力閾值。

3 結(jié)論

本文采用WOL試樣浸泡試驗(yàn)研究了718合金的應(yīng)力腐蝕的溫度和NaCl濃度閾值，得出以下下結(jié)論：

按照資金來源的金融屬性進(jìn)行劃分，銀行、保險(xiǎn)、證券等金融機(jī)構(gòu)資本合計(jì)占比11.99%，較2016年大幅增長(zhǎng)5.81個(gè)百分點(diǎn)。其中，銀行資本較上年大幅上升；其他金融資本占比27.85%，較去年上升5.3個(gè)百分點(diǎn)；主要資金仍來源于非金融資本，占比60.16%（見圖3）。

（1）718合金在3.5wt%NaCl溶液中發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度閾值在70℃～90℃之間，在70℃及以下時(shí)，不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

海洋鉆井公司員工主動(dòng)提交節(jié)水節(jié)電意見及建議720條。實(shí)施效果立竿見影，2018年上半年減少了水電費(fèi)6萬余元。

（2）718合金在100℃NaCl溶液中發(fā)生應(yīng)力腐蝕的NaCl濃度閾值在0.12wt%～3.5wt%之間，當(dāng)NaCl濃度在0.12%及以下時(shí)，不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

[1]廖映華,云虹,王春．乏燃料后處理技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]．四川化工,2012,15(04)：12-15．

[2]孫學(xué)智,羅朝暉．全球乏燃料后處理現(xiàn)狀與分析[J]．核安全,2016,15(02)：13-16．

[3]劉海軍,陳曉麗．國(guó)內(nèi)外乏燃料后處理技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]．節(jié)能技術(shù),2021,39(04)：358-362．

[4]張瑞,阮臣良,尹慧博,李大朋,廖洪千,路民旭．H_2S/CO_2環(huán)境中Cl～-濃度對(duì)鎳基合金718耐腐蝕性能的影響[J]．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2018,v．30(03)：285-290．

[5]張奎林,張瑞,馬蘭榮,李大朋,路民旭．溫度對(duì)鎳基合金718在高含H_2S/CO_2環(huán)境下應(yīng)力腐蝕行為的影響[J]．材料保護(hù),2018,v．51；No．471(04)：35-38．

[6]李夯,張瑞,馬蘭榮,路民旭,李大朋．Inconel718合金在高酸性石油井下工具服役環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂行為[J]．腐蝕與防護(hù),2017,v．38；No．337(11)：848-851+866．

[7]劉微．鎳基合金718在模擬酸性油氣田環(huán)境中的腐蝕電化學(xué)研究[D]．湖南大學(xué),2017．

[8]GB/T 15970．6-2007金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第6部分：恒載荷或恒位移下預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用[S]

[9]袁曹龍核電站蒸汽發(fā)生器用600鎳基合金腐蝕行為的研究[D]長(zhǎng)沙理工大學(xué)2010