【技术实现步骤摘要】
本专利涉及金属腐蚀模拟，具体涉及一种镍基690合金的腐蚀仿真方法。
技术介绍
1、镍基690合金作为压水堆核电站蒸汽发生器传热管的候选材料，其抗腐蚀性能对核电站的安全稳定运行有重要意义。发展针对镍基690合金结构材料的腐蚀仿真方法，准确地模拟预测其腐蚀演化过程，将有效地降低维护核电站稳定运行的成本。目前的腐蚀仿真模型大多着重于描述单个或少数几个腐蚀点的界面演化过程。这些经典模型通常都基于扩散理论和电化学反应动力学定律，用于预测腐蚀点的几何形状演化和溶液中离子的浓度分布演化。但这些模型和仿真手段均需要预先设定明确的腐蚀前缘移动速率。另外，目前也没有专门针对镍基690合金的腐蚀仿真方法。虽然，可以采用其它一般的金属仿真方法进行690合金的计算仿真，但考虑到690合金特有的优异抗腐蚀性能，且其腐蚀产物不同而导致的腐蚀前缘附近离子扩散与其它金属不同，所以有必要发展专门针对镍基690合金的腐蚀仿真方法，该方法包含模型参数的实验校准和仿真计算模拟。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提供了一种针对镍基690合金腐蚀仿真的方法。使用电化学工作站对镍基690样品进行电化学测试，利用镍基690合金的实验数据对近场动力学反应扩散腐蚀模型中的反应系数和扩散系数进行参数校准，基于校准的参数建立近场动力学反应扩散腐蚀模型，可以实现近场动力学反应扩散模型对镍基690合金腐蚀演化的准确仿真，从而能够获得电流密度、腐蚀速率、腐蚀深度演化等信息，对腐蚀过程进行模拟预测。
2、本专利技术的技术方案如
3、所述电化学测试的步骤包括：将两单孔电解池连接，倒入电解液；放入镍基690合金线样品、对电极和参比电极进行测试，
4、而测试包括以下步骤：
5、步骤1：求出镍基690合金的金属离子在电解质中的有效扩散系数d，步骤如下：
6、步骤1.1：依据法拉第第二定律(ia＝ncsolidfv(t)，求出每个瞬时对应的电流密度ia对应的腐蚀深度变化速率v(t)；
7、其中，n是金属离子平均携带电荷数；
8、csolid是固体金属原子最大浓度；
9、f是法拉第常数；
10、步骤1.2：对腐蚀深度变化速率v(t)进行时间积分，得到腐蚀深度upit(t)演化规律；
11、步骤1.3：选取镍基690合金线样品腐蚀测试的电流时间55000s，得到对应时刻的腐蚀深度变化速率v(55000)；
12、步骤1.4：根据腐蚀深度变化速率v(55000)求得溶液中镍基690合金金属离子浓度随时间的变化率，即
13、式中，σ为界面腐蚀反应层的厚度，
14、为溶液中镍基690合金金属离子浓度；
15、csolid为固体金属原子最大浓度；
16、步骤1.5：根据55000s时，镍基690合金线样品的腐蚀深度upit(55000)，得到对应的浓度梯度求得该时间下的电解质中的金属离子浓度的分布；csat是金属离子在电解质中的饱和浓度；
17、步骤1.6：依据扩散公式积分后得到式中，时间t＝55000s，从而求得镍基690合金的金属离子在电解质中的有效扩散系数d；
18、步骤2：求出镍基690合金任意电势对应的反应系数r(x,t)，步骤如下：
19、步骤2.1：在近场动力学反应扩散腐蚀模型中选择反应控制模式，即
20、
21、
22、在此模式下校准界面腐蚀反应系数r(x,t)；
23、步骤2.2：选择任意值r1为反应参数，将该试参数代入(1)、(2)进行计算，得到线性的腐蚀深度演化曲线，并根据曲线的斜率，确定腐蚀深度变化速率v1；
24、步骤2.3：将v1代入法拉第第二定律计算公式，算出对应的电流密度i1＝ncsolidfv1；从而得出r1＝ki1，求出常数k，由于电流密度i与反应系数r呈正比关系，因此，镍基690合金任意电势对应的反应系数r＝ki；进而对于任意电势，可根据步骤2.3计算出镍基690合金任意电势下的反应项r(x,t)；
25、步骤3：在近场动力学反应扩散腐蚀模型中，导入镍基690合金的几何参数和基础材料属性
26、步骤4：将步骤1所得镍基690合金的金属离子在电解质中的有效扩散系数d及步骤2所得镍基690合金对应任意电势下的反应项r(x,t)代入近场动力学反应扩散腐蚀模型中：
27、
28、
29、其中：是电解质中的金属离子浓度分布演化函数；
30、cm(x,t)是固体金属原子的浓度分布演化函数；
31、d(x,t)是近场动力学微扩散系数；
32、hx是近场域，是模型的积分范围
33、vx′是节点x′在节点x的近场域hx内的体积。
34、所述将镍基690合金线样品的灌封处理的步骤，包括：
35、s1：混合环氧树脂ab胶，搅拌后放入真空仪中抽真空，消除气泡；
36、s2：将使用无水乙醇清洗过的镍基690合金线样品竖直固定在冷镶套内，将s1得到的混合ab胶滴入冷镶套；
37、s3：将样品脱模取出，使用砂纸对样品底面进行光滑处理。
38、所述s1中，搅拌后放入真空仪中抽真空30分钟。
39、所述s2中，凝固48小时。
40、所述步骤1.1中，法拉第常数为96485c/mol。
41、所述步骤1.1中，n、csolid均根据镍基690合金的金属元素组成确定。
42、所述步骤1.5中，csat根据金属离子在电解质中的溶解度得到。
43、所述步骤2.2中，r1取值范围为100-5000mol/(m3·s)。
44、所述步骤3中，导入镍基690合金的几何参数和基础材料属性包括计算域大小l，网格间距δx，近场域半径δ，镍基690合金的金属离子在电解质中的饱和浓度csat和固体金属原子的最大浓度csolid。
45、所述步骤4中，近场动力学微扩散系数d(x,t)通过有效扩散系数d得到，
46、
47、本专利技术的显著效果在于：针对690合金这类特有的优异抗腐蚀性能的金属材料，进行了电化学测试，并进行了近场动力学反应扩散腐蚀模型参数的校准；将几何参数和材料基本参数导入模型后，能够自然计算得到金属离子、固体金属原子的浓度分布演化、腐蚀速率、腐蚀深度演化、对应任意时刻的电流密度等信息，为690合金合金的腐蚀预测提供一种简单有效的预测工具。
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1.一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：包括：将镍基690合金线样品的灌封处理的步骤；将镍基690合金线样品进行电化学测试的步骤,所述电化学测试的步骤包括：将两单孔电解池连接，倒入电解液；放入镍基690合金线样品、对电极和参比电极进行测试，而测试包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述将镍基690合金线样品的灌封处理的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述S1中，搅拌后放入真空仪中抽真空30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述S2中，凝固48小时。
5.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤1.1中，法拉第常数为96485C/mol。
6.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤1.1中，n、Csolid均根据镍基690合金的金属元素组成确定。
7.根据权利要求1所述的一种镍基690合金
8.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤2.2中，R1取值范围为100-5000mol/(m3·s)。
9.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤3中，导入镍基690合金的几何参数和基础材料属性包括计算域大小L，网格间距Δx，近场域半径δ，镍基690合金的金属离子在电解质中的饱和浓度Csat和固体金属原子的最大浓度Csolid。
10.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤4中，近场动力学微扩散系数d(x，t)通过有效扩散系数D得到，
...【技术特征摘要】
1.一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：包括：将镍基690合金线样品的灌封处理的步骤；将镍基690合金线样品进行电化学测试的步骤,所述电化学测试的步骤包括：将两单孔电解池连接，倒入电解液；放入镍基690合金线样品、对电极和参比电极进行测试，而测试包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述将镍基690合金线样品的灌封处理的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述s1中，搅拌后放入真空仪中抽真空30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述s2中，凝固48小时。
5.根据权利要求1所述的一种镍基690合金的腐蚀仿真方法，其特征在于：所述步骤1.1中，法拉第常数为96485c/mol。
6.根据权利要求1所述的一种镍基690合金...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，张瀛，艾红雷，张丽屏，傅孝龙，李辉，刘明浩，何戈宁，崔怀明，蒲卓，石凯凯，熊夫睿，曹锐，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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