نقش هیدروژن در خوردگی آلیاژهای زیرکونیوم

قیمت: 45,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

نقش هیدروژن در خوردگی آلیاژهای زیرکونیوم

عنوان لاتین

The role of hydrogen in zirconium alloy corrosion

زمانی که هیدروژن به فلز زیرکونیوم به علت فرآیند خوردگی وارد می شود و در زمانی که مقدار آن بالای حد حلالیت در دمای مورد نظر است، تشکیل هیدرات می کند. زیرکلوی-4 کوپن از ضخامت های مختلف (0.4 میلیمتر -2.3 میلیمتر) اما مشخصات شیمیایی و فرآیند در در اتوکلاو در 360 درجه سانتیگراد برای زمان های مختلف تا 2800 روز خورده می شود. کوپن ها به صورت دوره ای جدا شده و برای شناسایی وزن دانه وزن استفاده می شوند، این از سینتیک خوردگی پیروی می کند. تفاوت در ضخامت های کوپن موجب تفاوت در غلظت های حجمی هیدروژن می شود، همانطور که با استفاده از استخراج بخار داغ به صورت کمی شده است. کوپن های نازک تر، دارای غلظت بالاتری از هیدروژن هستند، این نشان دهنده تسریع درسینتیک خوردگی آنها بوده و زمانی که با کوپن های ضخیم تر مقایسه می شود دارای زمان انتقال کوتاهتر می باشند. اضافه بر آن مشاهده شده است که خوردگی پس از انتقال با افزایش غلظت هیدروژن، افزایش می یابد. نرخ های خوردگی تنها زمانی که حلالیت جامد نهایی (TSS) برای هیدروژن در زیرکولی-4 در 360 درجه سانتیگراد تجاوز می کند، افزایش می یابد. بنابراین، فرض شده است که تسریع خوردگی توسط شکل گیری هیدرات ها صورت می گیرد. آزمایش های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از لایه های اکسید شکسته شده نشان می دهد مورفولوژی اکسید با مقدار هیدروژن تغییر می کند ، که این در در دانه های اکسید هم محور در نمونه های با هیدروژن بالا نسبت به مقدار با هیدروژن کمتر رخ می دهد. اضافه بر آن، موقعیت رشد پیشرفته اکسید با موقعیت هیدرات ها در فلز ارتباط دارد. فرضیه ای بیان شده که تسریع در خوردگی را به دلیل حضور هیدرات ها شرح می دهد، به عبارت دیگر فلز به صورت موضعی توانایی کمتری برای جایگزینی تنش های رشد اکسید دارد و این منجر به از دست رفتن سریع اکسید محافظ به صورت سینتیک انتقال مداوم اکسید می شود.

Hydrogen enters zirconium metal as a result of the corrosion process and forms hydrides when present in quantities above the solubility limit at a given temperature. Zircaloy-4 coupons of different thicknesses (0.4 mm-2.3 mm) but identical chemistry and processing were corroded in autoclave at 360 C for various times up to 2800 days. Coupons were periodically removed and weighed to determine weight gain, which allows follow of the corrosion kinetics. Coupon thickness differences resulted in different volumetric concentrations of hydrogen, as quantified using hot vacuum extraction. The thinnest coupons, having the highest concentration of hydrogen, demonstrated acceleration in their corrosion kinetics and shorter transition times when compared to thicker coupons. Furthermore, it was seen that the posttransition corrosion rate was increased with increasing hydrogen concentration. Corrosion rates increased only after the terminal solid solubility (TSS) was exceeded for hydrogen in Zircaloy-4 at 360 C. Therefore, it is hypothesized that the corrosion acceleration is caused by the formation of hydrides. Scanning electron microscope (SEM) examinations of fractured oxide layers demonstrate the oxide morphology changed with hydrogen content, with more equiaxed oxide grains in the high hydrogen samples than in those with lower hydrogen content. Additionally, locations of advanced oxide growth were correlated with locations of hydrides in the metal. A hypothesis is proposed to explain the accelerated corrosion due to the presence of the hydrides, namely that the metal, locally, is less able to accommodate oxide growth stresses and this leads to earlier loss of oxide protectiveness in the form of more frequent oxide kinetic transitions.