超臨界水環(huán)境材料腐蝕理論及應(yīng)用
本書針對(duì)先進(jìn)超(超)臨界火電機(jī)組、超臨界水冷核電機(jī)組及一系列國(guó)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(wèn)題，重點(diǎn)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(cè)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(jī)理；揭示了近純超臨界水環(huán)境合金氧化膜的點(diǎn)缺陷類型及生長(zhǎng)物化基礎(chǔ)過(guò)程，建立了超臨界水環(huán)境合金腐蝕點(diǎn)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(cè)；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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國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國(guó)際合作項(xiàng)目，"城市污泥水熱液化耦合催化提質(zhì)制取高能量密度碳?xì)淙剂详P(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)工藝研發(fā)"，339萬(wàn)元
目錄
“博士后文庫(kù)”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(chǎng)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(chǎng)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(jī)理44
3.1鐵馬氏體鋼腐蝕特性44
3.1.1氧化動(dòng)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(dòng)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(jī)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(jī)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(jī)理82
4.1亞/超臨界水中無(wú)機(jī)鹽的特性與影響82
4.1.1典型無(wú)機(jī)鹽的基本特性82
4.1.2典型無(wú)機(jī)鹽對(duì)材料腐蝕行為的影響83
4.2硫化物-有機(jī)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(dòng)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(jī)理與微納尺度過(guò)程91
4.3.1合金腐蝕機(jī)理分析91
4.3.2合金腐蝕微納尺度過(guò)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(jī)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(zhǎng)機(jī)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(zhǎng)機(jī)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(duì)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(jī)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(jī)理130
5.3.5侵蝕性離子的影響機(jī)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(diǎn)缺陷類型及生長(zhǎng)物化基礎(chǔ)過(guò)程140
6.1氧化膜外層點(diǎn)缺陷類型140
6.2氧化膜內(nèi)層點(diǎn)缺陷類型142
6.2.1氧化膜內(nèi)層生長(zhǎng)的供氧體形式142
6.2.2氧化膜內(nèi)層金屬陽(yáng)離子的點(diǎn)缺陷類型144
6.3氧化膜生長(zhǎng)物化基礎(chǔ)過(guò)程145
6.3.1氧化膜生長(zhǎng)物化基礎(chǔ)過(guò)程的構(gòu)建145
6.3.2基于氧化膜生長(zhǎng)物化基礎(chǔ)過(guò)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(diǎn)缺陷理論153
7.1超臨界水環(huán)境合金腐蝕點(diǎn)缺陷模型基礎(chǔ)155
7.1.1界面電勢(shì)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(guò)程的氧化膜生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)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(píng)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(cè)181
8.1原子級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)合金腐蝕行為的預(yù)測(cè)182
8.1.1基于點(diǎn)缺陷腐蝕理論的原子級(jí)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建182
8.1.2微觀腐蝕過(guò)程的解析及預(yù)測(cè)183
8.1.3微觀模型用于宏觀腐蝕行為的預(yù)測(cè)186
8.2基于機(jī)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(shí)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(cè)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(cè)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(wèn)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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