Natrium als flüssiger Wärmeträger bei Temperaturen von 500-750°C

Autor: Günter Frees, Hans Ulrich Borgstedt
Rok vydání: 1987
Předmět:
Zdroj: Materials and Corrosion/Werkstoffe und Korrosion. 38:732-737
ISSN: 1521-4176
0947-5117
DOI: 10.1002/maco.19870381204
Popis: Natrium, das bei Atmospharendruck im Temperaturbereich von rund 100 bis 881°C im flussigen Zustand vorliegt, hat hervorragende Eigenschaften als Warmeubertragungsmedium. Wahrend es in seiner Viskositat bei 300°C etwa dem Wasser vergleichbar ist, ist es hinsichtlich seines Leitvermogens fur Warme und Elektrizitat nicht nur dem Wasser, sondern auch vielen Metallschmelzen deutlich uberlegen. Der niedrige Dampfdruck bis nahezu 900°C erlaubt es, die Apparate zum Warmetransport als Niederdruckanlagen auszulegen. Bis zur Temperaturgrenze von etwa 750°C weist Natrium eine ausgezeichnete Vertraglichkeit mit hochwarmfesten austenitischen Stahlen auf. Die Stromungsgeschwindigkeit und die chemische Reinheit beeinflussen die Korrosionsraten. In schnell stromendem Natrium von technisch guter Reinheit treten nur Korrosionsraten von etwa 0,05 mm/Jahr auf. Nickelbasislegierungen weisen eine etwas hohere Korrosionsempfindlichkeit auf. In einem Natriumkreislauf konnen Werkstoffe stark unterschiedlicher Zusammensetzung Massetransport von einem zum anderen Werkstoff bedingen, was bei einem der Werkstoffe zu einer erhohten Korrosion Anlas gibt. Werkstoffkombinationen, die sich nicht vermeiden lassen, mussen auf diese Erscheinung hin untersucht werden. Ergebnisse einer Vielzahl von Korrosionsuntersuchungen in Natriumkreislaufen erlauben es, fur die Konstruktion von Warmetransportvorrichtungen Werkstoffempfehlungen zu geben. Aufgrund der relativ geringen Korrosionsraten kann die Auslegung der Apparate mit niedrigen Korrosionszuschlagen auskommen. Geschlossene Kuhlkreislaufe mit gut gereinigtem Natrium konnen ohne umfangreiche Wartung betrieben werden, eine Nachreinigung des Flussigmetalls wahrend des Betriebs erubrigt sich. Wie die anderen Alkalimetalle wirkt auch Natrium nicht als versprodendes Flussigmetall auf Stahle oder Nickellegierungen. Bei starkerer Kriechverformung ist bei einigen Werkstoffen ein Natriumeffekt auf das Zeitstandverhalten beobachtet worden. Sodium as liquid heat transfer medium at 500–750°C Sodium is liquid between about 100 and 881°C and has excellent properties as a heat transfer medium. Its viscosity at 300°C is comparable to water, the conductivities of heat and electricity are, however, superior to water and many other molten metals. Its vapour pressure up to nearly 900°C allows the design of the cooling circuits as low pressure devices. Up to a limit of around 750°C sodium is excellently compatible with austenitic stainless steel of good high-temperature strength. The flow velocity and the chemical purity influence the corrosion rates. In fast flowing sodium of good technical purity corrosion rates of about 0.05 mm/a are observed. Nickel base alloys show a somewhat poorer compatibility. Different materials which are combined in a sodium circuit may cause mass transfer from one material to the other. This may lead to higher corrosion rates of one of the materials. If combinations of materials cannot be avoided, the degree of mass transfer has to be evaluated before the designing. Many corrosion tests in liquid sodium have been done so far, one can give recommendations for the use of materials in heat transfer circuits. The design of the piping does not need to consider large corrosion rates. Closed loops filled with sodium of high-degree purity may be operated without any maintenance, a purification during the operation does not seem to be necessary in many cases. As the other alkali metals sodium does not tend to act as an embrittling liquid metal. In some cases sodium has shown an effect on creep life of heavily strained steels.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: