Исследование коррозионного поведения никеля в расплаве LiCl-KCl при 500оС в зависимости от содержания Li2О и LiOH

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Расплавленные хлориды щелочных металлов, используемые в пиротехнологиях, являются агрессивными коррозионными агентами. Высокая рабочая температура процесса, неоднородность среды, значительная коррозионная активность солевого расплава обуславливают необходимость как поиска устойчивых конструкционных материалов, так и разработки способов защиты конструкционных элементов высокотемпературных технологических устройств. Методы снижения коррозионных потерь, традиционно используемые в низкотемпературных средах, неприменимы при высоких температурах.

В статье рассмотрено влияние кислородосодержащих примесей (оксида и гидроксида лития) на коррозионное поведение металлического никеля (марка НП1) – основного компонента кандидатных конструкционных сплавов, термодинамически и структурно устойчивого материала в расплаве для осуществления процесса электролитического рафинирования ОЯТ. Описана методика подготовки солевого электролита LiCl–KCl и получения оксида лития путем термического разложения безводного гидроксида лития под вакуумом, определены концентрации примесей в электролите и синтезированном оксиде лития. Представлена установка для проведения коррозионных испытаний в условиях инертной атмосферы перчаточного бокса.

Для оценки коррозионной стойкости материала были использованы: гравиметрический анализ, МРСА поверхности и шлифов поперечного сечения и РФА поверхности образцов. Получены зависимости скорости коррозии материала от концентрации кислородосодержащих добавок Li2O и LiOH. По совокупности данных гравиметрического, микрорентегоспектрального и рентгенофазового анализов установлено, что образцы металлического никеля демонстрируют высокую коррозионную стойкость в исследуемых расплавах с введением добавок Li2O и LiOH.

Об авторах

К. Е. Селиверстов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Е. В. Никитина

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Э. А. Карфидов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

А. Е. Дедюхин

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Email: neekeetina@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Никитина Е.В., Ткачева О.Ю., Карфидов Э.А., Руденко А.В., Муллабаев А.Р. Высокотемпературная коррозия в расплавленных солях: уч. пособие. Изд-во Урал. ун-та, 2021.
  2. ГОСТ 492-2006. Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые, обрабатываемые давлением. Марки. М.: Стандартинформ, 2008.
  3. ГОСТ 52381-2005. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава. М.: Стандартинформ, 2020.
  4. Муллабаев А.Р. Анодные процессы в расплавах LiCl-KCl-Li2O: автореф. дис. ... канд. хим. наук: 2.6.9. Екатеринбург, 2022.
  5. Ерженков М.В., Борисов Г.В., Зайков Ю.П., Никитина Е.В., Дедюхин А.Е., Карфидов Э.А. Установка для определения скорости коррозии материалов в расплавленных солях. Патент РФ № 2758772. Заявл. 29.03.2021; опубл. 01.11.2021.
  6. Пфанн В. Зонная плавка. М.: Мир, 1970.
  7. Шишкин В.Ю., Митяев В.С. Очистка галогенидов щелочных металлов методом зонной плавки // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1982. 18. № 11. C. 1917–1918.
  8. Raiman S.S., Lee S. Aggregation and data analysis of corrosion studies in molten chloride and fluoride salts // Journal of Nuclear Materials. 2018. 511. P. 523–535.
  9. Sridharan K., Allen T.R. Corrosion in molten salts // Molten Salts Chemistry. 2013. P. 241–267.
  10. Indacochea J.E., Smith J.L., Litko K.R., Karell E.J., Raraz A.G. High-temperature oxidation and corrosion of structural materials in molten chlorides // Oxid. Met. 2001. 55. P. 1–16.
  11. Shankar A.R., Thyagarajan K., Mudali U.K. Ravi corrosion behavior of candidate materials in molten LiCl-KCl salt under argon atmosphere // Corrosion. 2013. 69. № 7. P. 655–665.
  12. Karfidov E.A., Zaikov Y.P., Nikitina E.V., Seliverstov K.E., Dub A.V. High-temperature passivation of the surface of candidate materials for MSR by adding oxygen ions to FLiNaK salt // Materials. 2022. 15. P. 5174.
  13. Никитина Е.В., Карфидов Э.А., Селиверстов К.Е. Исследование коррозионного поведения никеля и его сплавов NiTi, NiCr в расплаве LiCl-KCl с добавлением 1 и 5% CeCl3 и Li2O // Инновационные материалы и технологии: материалы Междунар. научно-технич. конф. молодых ученых. Минск. 2022. С. 558.
  14. Feng X.K., Melendres C.A. Anodic corrosion and passivation behavior of some metals in molten LiCl–KCl containing oxide ions // J. Electrochem. Soc. 1982. 129. Р. 1245–1249.
  15. Ambrosek J. Molten chloride salts for heat transfer in nuclear systems // University of Wisconsin. 2011. P. 238.
  16. Du X., Guo Sh., Wang Sh. Mechanism of tellurium induced nickel alloy corrosion in molten LiCl-KCl salt // Corrosion Science. 2022. P. 209.
  17. Young D.J. High temperature oxidation and corrosion of metal // Elsevier Science. 2016. P. 758.
  18. Озеряная И.Н. Коррозия металлов в расплавленных солях при термической обработке // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. 3. С. 14–17.
  19. Guo Sh., Zhang J., Wu W., Zhou W. Corrosion in the molten fluoride and chloride salts and materials development for nuclear applications // Progress in Materials Science. 2018. 97. P. 448–487.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024