- Trang Chủ
- Khoa học tự nhiên
- Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư kỹ thuật hạt nhân: Tính toán thời gian làm việc còn lại của các thanh trao đổi nhiệt khi trên bề mặt của chúng xuất hiện các vết rỗ do trầm tích đồng gây ra
Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
KHOA KĨ THUẬT HẠT NHÂN
VÕ THỊ VIỆT KIỀU – 1410704
TÍNH TOÁN THỜI GIAN LÀM VIỆC CÒN LẠI CỦA CÁC THANH
TRAO ĐỔI NHIỆT KHI TRÊN BỀ MẶT CỦA CHÚNG XUẤT HIỆN
CÁC VẾT RỖ DO TRẦM TÍCH ĐỒNG GÂY RA
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KĨ SƯ HẠT NHÂN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. NGUYỄN THỊ NGUYỆT HÀ
KHÓA 2014 – 2018
- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
i
- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
ii
- LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Kĩ thuật hạt
nhân đã dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt 4.5 năm học tập tại Trường Đại học Đà Lạt.
Em cũng cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện cho em được đến trường và tập
thể lớp HNK38 luôn bên cạnh giúp đỡ em trong việc học tập.
Cuối cùng em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến GV.TS Nguyễn Thị Nguyệt
Hà, cám ơn cô đã giúp em hoàn thành khóa luận và tận tình dạy dỗ chỉ dạy em trong
suốt thời gian làm khóa luận.
Lâm Đồng, tháng 12 năm 2018
Võ Thị Việt Kiều
iii
- DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ads Adsorb Hấp thụ
Hệ thống an toàn thụ động cải
AP Advanced Passive
tiến
EPR European Pressurised Reactor Lò phản ứng áp lực châu Âu
International Atomic Energy Cơ quan năng lượng nguyên tử
IAEA
Agency quốc tế
International Commission on Ủy ban quốc tế về bảo vệ phóng
ICRP
Radiological Protection xạ
International Electrotechnical
IEC Ủy ban kĩ thuật điện quốc tế
Commission
International Nuclear Safety Tổ chức an toàn hạt nhân quốc
INSAG
Group tế
International Organization for Cơ quan thiết lập tiêu chuẩn
ISO
Stadardization quốc tế
PWR Pressurized Water Reactors Lò nước áp lực
Nứt do môi trường ăn mòn và
SCC Stress Crossion Crack
có ứng suất áp vào
Vodo – Vodyanoi Kiểu lò phản ứng nước áp lực
VVER
Energetichesky Reaktor được thiết kế bởi Nga
iv
- DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các thông số thiết kế cơ bản của lò VVER – 1000 .....................................3
Bảng 1.2. Các thông số của bình sinh hơi trong nhà máy điện hạt nhân loại lò
VVER – 1000 trong điều kiện hoạt động bình thường .............................................7
Bảng 1.3. Thành phần của các loại thép không gỉ .....................................................9
Bảng 2.1. Mô đun đàn hồi cho một số vật liệu ........................................................16
Bảng 4.1. Kết quả tính toán vận tốc trung bình của việc chuyển đồng sang trạng
thái trầm tích .............................................................................................................42
Bảng 4.2. Kết quả tính toán vận tốc phát triển vết nứt ở giai đoạn 1........................44
Bảng 4.3. Kết quả tính toán vận tốc phát triển vết nứt ở giai đoạn 2........................45
Bảng 4.4. Kết quả tính toán thời gian làm việc còn lại của ống trao đổi nhiệt. ........47
v
- DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Sơ đồ nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000 ...................................2
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của lò VVER – 1000 ...........................................................2
Hình 1.3. Bình sinh hơi ............................................................................................... 5
Hình 1.4. Mặt cắt dọc của bình sinh hơi .....................................................................6
Hình 1.5. Ảnh hưởng của hàm lượng Cr tới tốc độ ăn mòn ....................................10
Hình 2.1. Khuyết tật Schottky (a) và khuyết tật Frenkel (b) .....................................12
Hình 2.2. Biến vị trong mạng tinh thể (a); Sự di chuyển của biến vị (b)..................13
Hình 2.3. Ứng suất kĩ thuật .......................................................................................13
Hình 2.4. Ứng suất kéo (a) và ứng suất nén (b) được xác định theo các lực tác
dụng lên thanh đồng nhất ..........................................................................................14
Hình 2.5. Các vùng và điểm khác nhau trên đường cong ứng suất-biến dạng ........16
Hình 2.6. Hành vi dẻo và giòn của vật liệu ............................................................... 17
Hình 2.7. Các dạng nứt cơ bản ..................................................................................18
Hình 3.1. Vết nứt do gãy liên kết giữa các hạt (a) và vết nứt xuất phát từ bên
trong hạt (b) ...............................................................................................................20
Hình 3.2. Các quá trình diễn ra tại đầu vết nứt .........................................................21
Hình 3.3. Các giai đoạn của quá trình SCC theo thời gian .......................................23
Hình 3.4. Mối quan hệ giữa tốc độ lan truyền vết nứt và dòng giải phóng từ
anode .........................................................................................................................26
Hình 3.5. Môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố của Crom ....................................27
Hình 3.6. Mô hình vỡ lớp màng ................................................................................28
Hình 3.7. Sơ đồ thể hiện tỉ lệ mật độ điện tích oxy hóa/thời gian đốivới sự biến
dạng một đỉnh nứt và các mặt bên không biến dạng của vết nứt .............................. 29
Hình 3.8. Mối liên hệ giữa các thông số kiểm soát cơ bản và sự hình thành vết
nứt SCC .....................................................................................................................29
vi
- Hình 3.9. Sơ đồ của mô hình vỡ lớp màng cho thấy sự hình thành của lớp màng
giòn dọc theo biên giới hạt và sự vỡ của lớp màng giòn do ứng suất dẫn đến sự
khởi tạo và lan truyền vết nứt ...................................................................................30
Hình 3.10. Sơ đồ biểu diễn mô hình hấp phụ............................................................ 32
Hình 3.11. Sơ đồ vỡ hóa học gây ra rạn nứt liên kết ................................................33
Hình 4.1. Sự hình thành trầm tích đồng của ống trao đổi nhiệt ................................ 36
Hình 4.2. Mô hình hình thành vết nứt xuyên qua thành của ống trao đổi nhiệt .......37
Hình 4.3. Thành của ống trao đổi nhiệt T .................................................................37
Hình 4.4. Vết nứt do trầm tích đồng dọc theo biên giới hạt của thép không gỉ
austenitic....................................................................................................................38
Hình 4.5. Vết nứt trong thép không gỉ do trầm tích đồng .........................................38
Hình 4.6. Biểu đồ cho thấy sự gia tăng khối lượng đồng trong trầm tích theo thời
gian vận hành ............................................................................................................40
Hình 4.7. Biểu đồ cho thấy sự thay đổi độ sâu của vết rỗ trong thành ống trao đổi
nhiệt khi có đồng trong trầm tích theo thời gian .......................................................40
Hình 4.8. Đồ thị biểu diễn vận tốc trung bình của việc chuyển đồng sang trạng
thái trầm tích .............................................................................................................43
Hình 4.9. (a) Đồ thị biểu diễn vận tốc phát triển vết nứt theo độ sâu của vết nứt ở
khoảng thời gian τ1 ; (b) Đồ thị biểu diễn vận tốc phát triển vết nứt theo độ sâu
của vết nứt ở khoảng thời gian τH..............................................................................46
Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn thời gian làm việc còn lại của ống trao đổi nhiệt theo
độ sâu của vết nứt theo thời gian τH ..........................................................................48
vii
- MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN LOẠI LÒ
VVER – 1000 .............................................................................................................2
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 2
1.2. Bình sinh hơi trong nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000 ...................5
1.2.1 Cấu tạo bình sinh hơi ...................................................................................5
1.2.2. Vật liệu bình sinh hơi .................................................................................9
1.2.3. Môi trường làm việc của bình sinh hơi ....................................................10
1.3. Kết luận chương 1 ...........................................................................................11
CHƯƠNG 2- MỘT VÀI KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ HỌC VẬT LIỆU .....12
2.1. Khuyết tật ........................................................................................................12
2.2. Biến vị .............................................................................................................12
2.3. Ứng suất và biến dạng ....................................................................................13
2.3.1. Khái niệm ứng suất, biến dạng .................................................................13
2.3.2. Đường cong ứng suất – biến dạng ............................................................ 15
2.3.3. Nứt ............................................................................................................18
2.4. Kết luận chương 2 ...........................................................................................19
CHƯƠNG 3- NỨT DO MÔI TRƯỜNG ĂN MÒN VÀ CÓ ỨNG SUẤT ÁP
VÀO ..........................................................................................................................20
3.1. Khái niệm nứt do môi trường ăn mòn và có ứng suất áp vào (SCC) .............20
3.2. Các thông số kiểm soát sự lan truyền SCC.....................................................21
3.3. Khởi tạo SCC ..................................................................................................22
3.4. Các cơ chế lan truyền SCC .............................................................................24
3.4.1. Cơ chế hòa tan ..........................................................................................25
3.4.2. Nứt do gãy liên kết giữa các hạt (intergranular) ......................................26
3.4.3. Mô hình giải hòa tan trượt hoặc mô hình vỡ lớp màng ............................ 27
viii
- 3.4.4. Mô hình gãy cơ học ..................................................................................30
3.5. Kết luận chương 3 ...........................................................................................34
CHƯƠNG 4- SỰ HÌNH THÀNH VẾT NỨT CỦA THÀNH ỐNG TRAO
ĐỔI NHIỆT KHI XUẤT HIỆN TRẦM TÍCH ĐỒNG VÀ TÍNH TOÁN
THỜI GIAN LÀM VIỆC CÒN LẠI CỦA CÁC ỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT .....35
4.1. Đồng trong trầm tích của bình sinh hơi ..........................................................35
4.2. Phương pháp tính toán thời gian làm việc còn lại của ống trao đổi nhiệt ......37
4.3. Tính toán và nhận xét .....................................................................................42
4.3.1. Tính toán vận tốc trung bình của việc chuyển đồng sang trạng thái
trầm tích (VCu).....................................................................................................42
4.3.2. Tính toán vận tốc phát triển vết nứt ở giai đoạn 1(V1) và giai đoạn (VH)
(hình 4.2 và hình 4.7) .........................................................................................44
4.3.3. Tính toán thời gian làm việc còn lại của ống trao đổi nhiệt τocm ..............46
4.4. Kết luận chương 4 ...........................................................................................48
KẾT LUẬN ..............................................................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................50
ix
- x
- LỜI MỞ ĐẦU
Bình sinh hơi là một bộ phận quan trọng trong nhà máy điện hạt nhân, nó là
một thiết bị trao đổi nhiệt biến nước thành hơi nước từ nhiệt sinh ra từ phản ứng
phân hạch. Chúng được sử dụng trong các loại lò PWR và VVER giữa các vòng
làm mát sơ cấp và thứ cấp.
Môi trường làm việc của bình sinh hơi cực kì khắt nghiệt: nhiệt độ cao, áp
suất cao, môi trường phóng xạ lớn, chịu tác động của các ion và chất oxy hóa nguy
hiểm,... Vì vậy, thép không gỉ austenitic được chọn để chế tạo bình sinh hơi, đặc
biệt là chế tạo các ống trao đổi nhiệt, đây là loại thép có khả năng chịu nhiệt tốt và
chống ăn mòn cao. Trong khóa luận này sẽ đề cập đến vấn đề trầm tích đồng ảnh
hưởng như thế nào đến tuổi thọ của ống trao đổi nhiệt trong bình sinh hơi loại lò
VVER – 1000.
Trong quá trình hoạt động của bình sinh hơi, nước cấp từ bên ngoài mang
theo đồng, đồng sau đó tích tụ lên các ống trao đổi nhiệt trong bình sinh hơi tạo
thành trầm tích, đẩy nhanh quá trình hình thành các khuyết tật và vết nứt trên ống,
làm giảm tuổi thọ của chúng. Do đó, để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của
nhà máy điện hạt nhân thì việc hiểu được vết nứt hình thành như thế nào và tính
toán thời gian làm việc còn lại của các ống trao đổi nhiệt khi phát hiện trầm tích
đồng là cần thiết.
Khóa luận gồm bốn chương:
- Chương 1: Tổng quan về nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000.
- Chương 2: Một vài khái niệm cơ bản về cơ học vật liệu.
- Chương 3: Nứt do môi trường ăn mòn và có ứng suất áp vào.
- Chương 4: Sự hình thành vết nứt của thành ống trao đổi nhiệt khi xuất
hiện trầm tích đồng và tính toán thời gian làm việc còn lại của các ống trao đổi
nhiệt.
1
- CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN LOẠI LÒ
VVER – 1000
1.1. Giới thiệu chung
VVER – 1000 là phiên bản phát triển từ VVER – 640 thuộc lò phản ứng thế
hệ thứ II được thiết kế tại Nga. VVER – 1000 của Rosatom thuộc thế hệ III+ tương
đương với các lò phương Tây như EPR 1600 của Avera và các lò Mỹ như AP1000
của Westinghouse [2].
Sơ đồ nhà máy điện hạt nhân VVER – 1000 được mô tả ở hình 1.1 và sơ đồ
cấu tạo của lò VVER – 1000 được mô tả ở hình 1.2 [2].
Hình 1.1. Sơ đồ nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của lò VVER – 1000 [2]
2
- Nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000 có các điểm mạnh sau [2]:
• Thiết kế đổi mới, an toàn và tiến hóa
• Năng lượng điện của tổ máy lên đến 1100MW.
• Tuổi thọ của thiết bị có thể kéo dài ít nhất 60 năm.
• Hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao.
• Hệ số vận hành được tính trung bình cho toàn bộ thời gian vận hành của
nhà máy điện hạt nhân là 92%.
• Chu kỳ thay đảo thanh nhiên liệu là 12 đến 24 tháng.
• Chất lượng cao của các giải pháp công nghệ và tài liệu dẫn chứng thiết kế
được dựa trên kinh nghiệm dày dạn trong thiết kế, áp dụng sự tự quản, quy phạm và
các tiêu chuẩn trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân. Chất lượng của nhà máy điện
hạt nhân với VVER – 1000 cũng dựa trên các khuyến cáo của các tổ chức quốc tế
như IAEA, INSAG, ICRP, IEC trong lĩnh vực đảm bảo chất lượng các tiêu chuẩn
quốc tế ISO – 9001 – 2000.
Bảng 1.1 cho biết một số thông số thiết kế cơ bản của lò VVER – 1000.
Bảng 1.1 Các thông số thiết kế cơ bản của lò VVER – 1000 [11]
Đặc tính chung của lò
Công suất nhiệt 3000 – 3300 MWth
Công suất điện 1000 – 1200 MWe
Áp suất vòng một 15.7 MPa
Độ giàu nhiên liệu cao nhất 3.3 – 4.4%
Chu kỳ đảo nhiên liệu (nhiên liệu ở 3 năm
6700 – 8000 giờ hiệu quả
trong lò)
Áp suất hơi ở đầu ra bình sinh hơi 7.35 MPa
Lượng hơi sinh ra 5880 – 6400 tấn/giờ
Nhiệt độ nước cấp đầu vào bình sinh hơi 220 0C
Thời gian hoạt động 50 – 60 năm
Xác suất nóng chảy vùng hoạt lò khi sự cố 10-6 – 10-7 1/năm.lò
3
- Đặc tính chung của vùng hoạt
Số bó thanh nhiên liệu 163 – 253
Số bó thanh nhiên liệu có chứa thanh điều
121
khiền
Số thanh nhiên liệu trong 1 bó thanh nhiên
311
liệu
Số thanh hấp thụ trong 1 bó 18 – 24
Bước đặt các thanh nhiên liệu 12.75 mm
Đường kính ngoài của thanh nhiên liệu 9.1 mm
Số kênh đo nơtron 54
54 (kết hợp với thanh đo
Số kênh đo nhiệt độ
nơtron)
Tỷ số nhiệt tuyến tính cực đại 400 – 448
Tổng độ hấp thụ của các thanh điều khiển 11.5 %
Hệ số độ phản ứng nhiệt độ của nhiên liệu -1.9x10-5 1/0C
Hệ số độ phản ứng nhiệt độ của chất tải
0 đến -70x10-5 1/0C
nhiệt
Đặc trưng cơ bản của lò
Hiệu nhiệt độ của chất tải nhiệt giữa đầu ra
340C
và đầu vào vùng hoạt
Áp suất vòng 1 17.6 MPa
Nhiệt độ chất tải nhiệt khi ra khỏi lò 3300C
Chiều dài vỏ lò 11700 mm
Đường kính bên trong vỏ lò nơi đặt vùng
4135 – 5400 mm
hoạt
Vật liệu vỏ lò Thép 15X2MFA – A
Thời gian sử dụng vỏ lò 60 năm
4
- 1.2. Bình sinh hơi trong nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000
1.2.1 Cấu tạo bình sinh hơi
Bình sinh hơi nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER – 1000 (hình 1.3) là một
thiết bị trao đổi nhiệt một chiều với bề mặt trao đổi nhiệt chìm. Thùng bình sinh hơi
được thiết kế để đặt trong tòa nhà lò (containment building), nó gồm vỏ bình đã qua
tôi luyện, đáy đúc hình elip và các vòi được hàn vào. Thùng bình sinh hơi được thiết
kế để thuận tiện cho việc kiểm tra bên trong từ vòng sơ cấp [13].
Hình 1.3. Bình sinh hơi
1. Thùng bình (Vessel)
2. Vòi phun khi xảy ra nguy hiểm (Damage nozzle)
3. Vòi phun xuống dưới (Blow down nozzle)
4. Ống trao đổi nhiệt (Heat – exchange tubes)
5. Thành phần phân tách (Separation Units)
6. Thành phần bơm nước cấp chính (Main feedwater spray unit)
7. Vòi phun khử khí (Gas removal nozzle)
8. Thành phần bơm nước cấp trong trường hợp khẩn cấp (Emergency
feedwater spray unit)
9. Vòi phun hơi nước (Steam nozzle)
10. Ống phun hơi nước (Steam header)
5
- 11. Vòi phun nước cấp trong trường hợp khẩn cấp (Emergency feedwater
nozzle)
12. Lối vào bình sinh hơi (Access airlock)
Hình 1.4 cho thấy mặt cắt dọc của bình sinh hơi [13].
Hình 1.4 Mặt cắt dọc của bình sinh hơi
1. Ống dẫn hơi chính 7. Ống dẫn chất tải nhiệt chính
2. Lớp bọc nắp đậy vòng thứ cấp 8. Các ống trao đổi nhiệt
3. Hạt đậu 9. Bộ cân bằng áp suất hơi
4. Nắp đậy vòng sơ cấp 10. Ống cấp nước
5. Nắp đậy thứ cấp 11. Bộ tách hơi
6. Nắp đậy sơ cấp 12. Ống dẫn hơi
6
- Bề mặt trao đổi nhiệt trong bình sinh hơi bao gồm 10978 ống hình chữ U với
đường kính mỗi ống là 16x1.5mm, được bố trí theo chiều ngang. Các bó ống được
nối với bộ thu (collectors) vòng sơ cấp, mép ống được hàn hồ quang điện argon ở
bề bên trong của bộ thu. Vật liệu của ống trao đổi nhiệt là thép không gỉ austenitic
[13].
Bộ thu vòng sơ cấp được thiết kế để nước làm mát phân phối đến các ống
trao đổi nhiệt, sau đó nước được gom lại và loại bỏ khỏi vòng sơ cấp. Bề mặt bên
trong của bộ thu phủ lớp chống ăn mòn hai lớp. Tấm phân phối hơi nước được lắp ở
phần trên cùng của thùng bình sinh hơi. Tấm đục lỗ được đặt dưới mực nước của
bình sinh hơi để phục vụ cho việc cân bằng lượng hơi nước [13].
Bình sinh hơi dự trữ một lượng nước lớn nhằm cung cấp các đặc tính động
năng tốt cho toàn bộ nhà lò trong tai nạn mất nước cấp [13].
Sự bố trí “hành lang” (corridor) giữa các ống trao đổi nhiệt thì có các lợi thế
sau [14]:
- Tăng sự tuần hoàn giữa các bó ống, kết quả là giảm tốc độ hình thành lắng
đọng trầm tích trên các ống trao đổi nhiệt.
- Giảm khả năng ống bị tắc do cặn bẩn bị tróc ra.
- Tăng không gian dưới bó ống để dễ dàng loại bỏ các chất cặn bẩn.
- Dễ dàng cho việc kiểm tra và bảo dưỡng các ống trao đổi nhiệt.
- Cải thiện khả năng chế tạo và chất lượng lắp ráp bó ống.
- Tăng thể tích bình do đó làm tăng lượng nước trong bình sinh hơi.
- Cải thiện một số vấn để về điều kiện của bộ thu hồi chất làm mát.
Một số thông số của bình sinh hơi trong nhà máy điện hạt nhân loại lò VVER
– 1000 trong điều kiện hoạt động bình thường được thể hiện ở bảng 1.2.
7
- Bảng 1.2. Các thông số của bình sinh hơi trong nhà máy điện hạt nhân loại lò
VVER – 1000 trong điều kiện hoạt động bình thường [13]
Thông số Giá trị
Công suất hơi, t/h 1470
Áp suất tại lối ra của bình sinh hơi, MPa 6.27
Nhiệt độ chất làm mát vòng sơ cấp tại lối vào của
321
bình sinh hơi, 0C
Nhiệt độ chất làm mát vòng sơ cấp tại lối ra của
219
bình sinh hơi, 0C
Nhiệt độ nước cấp đầu vào của bình sinh hơi, 0C 220
Nhiệt độ nước cấp khi bộ gia nhiệt áp suất cao tắt,
0
164
C
Độ ẩm hơi nước tại lối ra của bình sinh hơi, % 0.2
8
- 1.2.2. Vật liệu bình sinh hơi
Một trong những loại vật liệu dùng để chế tạo thành phần của bình sinh hơi
là thép không gỉ. Thép không gỉ là hợp kim của sắt chứa hơn 11% kim loại Cr và vì
thế có khả năng hình thành một lớp màng bảo vệ như một lớp chống oxi hóa thụ
động. Lớp vỏ bảo vệ thụ động này được hình thành chủ yếu bởi kim loại Cr. Thép
không gỉ thường được chia thành nhiều loại dựa trên cấu trúc vi mô của chúng.
Theo đó, sẽ có bốn loại thép không gỉ là ferritic, austenitic, martensitic và duplex
[12]. Thành phần của các loại thép này được thể hiện trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần của các loại thép không gỉ [12]
Lớp màng thụ động
Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt là do chúng tạo ra một lớp
màng rất mỏng không nhìn thấy được trong môi trường oxy hóa. Lớp màng này là
một lớp oxit bảo vệ thép khỏi sự tấn công của môi trường. Khi Cr được thêm vào
thép, tốc độ ăn mòn giảm xuống khoảng 10% bởi vì sự hình thành lớp bảo vệ hay
lớp màng thụ động. Để đạt được một lớp màng thụ động chắc chắn và liên tục thì
hàm lượng Cr cần thiết phải ít nhất là 11% (hình 1.5). Sự bảo vệ thụ động này tăng
rất nhanh với hàm lượng Cr tăng lên khoảng 17%. Đây là lý do tại sao nhiều loại
thép không gỉ chứa từ 17 – 18% Cr [12].
9
nguon tai.lieu . vn