“亚/超临界水体系电化学腐蚀机理及原位测试技术”论文发表于

超临界流体领域权威期刊《Journal of Supercritical Fluids》

Electrochemical Techniques and Mechanisms for the Corrosion of Metals and Alloys in Sub- and Supercritical Aqueous Systems

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0896844622003187

瞄准先进压水堆、超临界水冷堆、超（超）临界火电机组、超临界水氧化处理有机废物、超临界水气化制取富氢气体等系列超临界水技术装备面临的共性结构合金腐蚀问题，本文详细探讨了亚/超临界水体系合金腐蚀的原位测试技术、电化学腐蚀行为及模型、合金钝化及点蚀的微纳尺度过程、腐蚀微纳尺度过程诊断算法等有关内容，并展望了未来亚/超临界水体系腐蚀的理论发展方向及防控技术走向。

腐蚀已成为制约超临界水技术装备长周期、安全可靠服役的决定性因素。亚/超临界水系统中合金腐蚀行为的原位电化学测试分析，可以实时捕获微/纳米尺度腐蚀过程及其动力学的基本信息。  本文首先总结了超临界水系统的关键物理化学性质，并分析了这些性质对腐蚀机制二元性（电化学/化学微过程占主导）的决定作用。  其次，回顾了高温高压水环境可用的电化学测试技术如参比电极、pH传感器、化学噪声测量等的结构与制作方法，以及其在定量阐述超临界水系统腐蚀问题方面的相关应用。

图* 超临界水环境电化学电流/电位噪声探头

接着，探讨分析了腐蚀机理的双重性、混合电位模型、经典点缺陷模型、超临界水环境金属腐蚀点缺陷理论、钝化膜破裂与点蚀损伤累计评估方法以及其在解决腐蚀问题上的有关应用。这些模型及方法在常见水环境和亚临界水体系中都已有广泛的应用，在高密度超临界水环境中显示出巨大的应用价值和潜力。

瞄准合金失效微尺度行为国际前沿，围绕超临界水冷堆/锅炉、超临界水反应器等能源动力装备的腐蚀诊断、调控及仿真，从原子尺度出发，提出并构建了超临界水体系合金腐蚀点缺陷理论及诊断算法，突破了国际上描述与解析超临界水体系合金腐蚀微尺度过程的理论方法空白。实现了合金腐蚀数据的微观定量解析与宏观准确预测，解决了高温氧化领域两大理论挑战；并可以被推广扩展至高温空气、蒸汽以及液态金属等环境。被腐蚀领域Macdonald院士等人评价：“推动了腐蚀理论重大发展，首次将腐蚀速率与膜内缺陷结构关联了起来”，“为处理长期存在的问题（高温腐蚀的微尺度定量描述），提供了罕见的贡献”。

图* 超临界水环境合金腐蚀点缺陷理论基本框架

本文从技术和理论两大角度出发，所涉及的电化学腐蚀原位测试方法、腐蚀行为诊断分析方法、腐蚀研究及防控的典型案例及发展展望等将为腐蚀领域的科研和工程从业者提供重要指导。论文重点探讨的腐蚀理论和模型将启发科研工作者的研究思路，由此而来的系列腐蚀行为诊断分析算法将为高温服役装备的设计选材、定期维护和运行风险评估等提供更加准确高效的方案，具有重要的学术意义和工程价值。