超臨界水環(huán)境材料腐蝕理論及應(yīng)用
本書針對先進(jìn)超(超)臨界火電機組、超臨界水冷核電機組及一系列國際前沿超臨界水處理技術(shù)發(fā)展中的材料腐蝕共性關(guān)鍵問題，重點開展了各類超臨界水環(huán)境中材料腐蝕的行為規(guī)律、診斷理論、預(yù)測方法及防護(hù)應(yīng)用研究，獲得了近純、含鹽非氧化性、高氧復(fù)雜超臨界水環(huán)境中材料腐蝕的典型特性及機理；揭示了近純超臨界水環(huán)境合金氧化膜的點缺陷類型及生長物化基礎(chǔ)過程，建立了超臨界水環(huán)境合金腐蝕點缺陷理論，并進(jìn)行了多因素耦合作用下合金腐蝕行為預(yù)測；分析了亞/超臨界水環(huán)境在線腐蝕研究的基礎(chǔ)方法及應(yīng)用，提出了新型耐蝕高安全性超臨界水氧化處理系統(tǒng)的開發(fā)思路。
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目錄
“博士后文庫”序言
前言
第1章緒論1
1.1超臨界水及其應(yīng)用1
1.1.1超臨界水1
1.1.2超臨界水的應(yīng)用2
1.2水蒸氣及亞臨界水環(huán)境中合金腐蝕研究現(xiàn)狀6
1.2.1水蒸氣占優(yōu)環(huán)境合金腐蝕6
1.2.2亞臨界水環(huán)境合金腐蝕8
1.3超臨界水環(huán)境合金腐蝕與防護(hù)的研究現(xiàn)狀9
1.3.1近純超臨界水環(huán)境合金腐蝕9
1.3.2含鹽非氧化性超臨界水環(huán)境合金腐蝕10
1.3.3氧化性超臨界水環(huán)境合金腐蝕12
1.3.4超臨界水氧化處理系統(tǒng)中的典型防腐策略13
1.4本書主要內(nèi)容17
參考文獻(xiàn)18
第2章超臨界水環(huán)境典型用材及其腐蝕關(guān)鍵環(huán)境因素23
2.1超臨界水環(huán)境典型用材的種類與使用場景23
2.1.1低合金耐熱鋼23
2.1.2鐵素體-馬氏體耐熱鋼27
2.1.3奧氏體耐熱鋼29
2.1.4鎳基合金35
2.1.5其他材料38
2.1.6典型使用場景39
2.2材料腐蝕的關(guān)鍵環(huán)境因素40
2.2.1溫度40
2.2.2壓力41
2.2.3pH42
參考文獻(xiàn)43
第3章近純超臨界水環(huán)境材料腐蝕特性及氧化膜行為機理44
3.1鐵馬氏體鋼腐蝕特性44
3.1.1氧化動力學(xué)44
3.1.2氧化膜表面形貌及成分45
3.1.3氧化膜結(jié)構(gòu)51
3.2奧氏體鋼腐蝕特性53
3.2.1氧化動力學(xué)53
3.2.2氧化膜表面形貌及成分55
3.2.3氧化膜結(jié)構(gòu)66
3.3材料早期氧化機理71
3.3.1鐵馬氏體鋼71
3.3.2奧氏體鋼72
3.4氧化膜開裂和剝落機理74
參考文獻(xiàn)77
第4章含鹽非氧化性超臨界水環(huán)境材料腐蝕特性及機理82
4.1亞/超臨界水中無機鹽的特性與影響82
4.1.1典型無機鹽的基本特性82
4.1.2典型無機鹽對材料腐蝕行為的影響83
4.2硫化物-有機質(zhì)-超臨界水共存條件下典型鐵/鎳基合金腐蝕特性85
4.2.1腐蝕動力學(xué)85
4.2.2劇增腐蝕合金特性87
4.2.3非劇增腐蝕合金特性89
4.3含硫化物超臨界水環(huán)境合金腐蝕機理與微納尺度過程91
4.3.1合金腐蝕機理分析91
4.3.2合金腐蝕微納尺度過程93
4.4典型影響因素與腐蝕防控建議95
4.4.1合金元素及溫度的影響規(guī)律95
4.4.2腐蝕防控建議99
參考文獻(xiàn)100
第5章高氧復(fù)雜超臨界水環(huán)境合金腐蝕特性及機理103
5.1高氧超臨界水環(huán)境合金腐蝕特性及腐蝕層生長機理104
5.1.1鐵基合金腐蝕特性105
5.1.2鎳基合金腐蝕特性108
5.1.3腐蝕層的形成與生長機理110
5.1.4超臨界水氧化反應(yīng)體系的防腐思考115
5.2高氧復(fù)雜超臨界水環(huán)境鹽沉積層對鎳基合金腐蝕行為的影響116
5.2.1腐蝕行為特征116
5.2.2腐蝕產(chǎn)物122
5.2.3合金元素的作用123
5.2.4共存溶解氧的影響124
5.3高氧復(fù)雜超臨界水環(huán)境熔融鹽作用下的合金腐蝕特性及機理124
5.3.1腐蝕形貌特性124
5.3.2腐蝕組分特性126
5.3.3腐蝕層結(jié)構(gòu)分布特性129
5.3.4合金元素腐蝕機理130
5.3.5侵蝕性離子的影響機制133
參考文獻(xiàn)134
第6章近純超臨界水環(huán)境合金氧化膜的點缺陷類型及生長物化基礎(chǔ)過程140
6.1氧化膜外層點缺陷類型140
6.2氧化膜內(nèi)層點缺陷類型142
6.2.1氧化膜內(nèi)層生長的供氧體形式142
6.2.2氧化膜內(nèi)層金屬陽離子的點缺陷類型144
6.3氧化膜生長物化基礎(chǔ)過程145
6.3.1氧化膜生長物化基礎(chǔ)過程的構(gòu)建145
6.3.2基于氧化膜生長物化基礎(chǔ)過程的膜演變行為147
參考文獻(xiàn)150
第7章超臨界水環(huán)境合金腐蝕點缺陷理論153
7.1超臨界水環(huán)境合金腐蝕點缺陷模型基礎(chǔ)155
7.1.1界面電勢降156
7.1.2界面反應(yīng)速率常數(shù)157
7.1.3界面電流162
7.2基于原子尺度腐蝕過程的氧化膜生長理論165
7.2.1穩(wěn)態(tài)下阻擋層的增厚165
7.2.2膜外層的生長166
7.2.3低密度超臨界水環(huán)境合金的氧化增重167
7.2.4阻擋層等體積生長現(xiàn)象的內(nèi)在機理168
7.3基于電化學(xué)阻抗譜的氧化膜診斷理論169
7.3.1腐蝕體系總阻抗模型169
7.3.2阻擋層的電容評估方法170
7.3.3法拉第阻抗的建立171
參考文獻(xiàn)178
第8章多因素耦合作用下的合金腐蝕行為預(yù)測181
8.1原子級動力學(xué)模型對合金腐蝕行為的預(yù)測182
8.1.1基于點缺陷腐蝕理論的原子級動力學(xué)模型構(gòu)建182
8.1.2微觀腐蝕過程的解析及預(yù)測183
8.1.3微觀模型用于宏觀腐蝕行為的預(yù)測186
8.2基于機器學(xué)習(xí)的多因素耦合作用下的合金腐蝕行為仿真190
8.2.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向傳播方法191
8.2.2數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理193
8.2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建194
8.2.4數(shù)據(jù)的模糊曲線分析195
8.2.5多因素耦合作用下的關(guān)鍵腐蝕因素識別196
8.2.6多因素耦合作用下的氧化增重影響197
參考文獻(xiàn)205
第9章亞/超臨界水環(huán)境在線腐蝕研究的基礎(chǔ)方法及應(yīng)用210
9.1電化學(xué)在線測試電極210
9.1.1三電極體系211
9.1.2經(jīng)典高溫參比電極211
9.2電位-pH圖214
9.3基于電化學(xué)噪聲分析的腐蝕速率原位測試215
參考文獻(xiàn)222
第10章新型耐蝕高安全性超臨界水氧化處理系統(tǒng)的開發(fā)225
10.1關(guān)鍵問題及解決思路226
10.1.1換熱器和反應(yīng)器的腐蝕226
10.1.2換熱器的堵塞227
10.1.3氧化劑加速腐蝕228
10.1.4超壓保護(hù)和緊急泄壓229
10.2系統(tǒng)工藝的新型開發(fā)230
10.2.1關(guān)鍵工藝參數(shù)的影響及優(yōu)化231
10.2.2新型工藝設(shè)備及控制策略238
參考文獻(xiàn)243
第11章展望246
編后記249
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