低合金-核电钢高温水腐蚀疲劳行为及环境疲劳设计模型研究

    河南钢达资讯处，通过相关专家了解到，腐蚀疲劳(CF)是轻水堆核电站(LWR)压力边界材料环境致裂(EAC)的主要潜在形式之一,在核电站的设计、运行、检修、老化管理、安全评估和延寿等方面至关重要。近年来的实验结果表明,LWR的服役环境能够显著降低压力边界材料的疲劳寿命,从而导致ASME疲劳设计曲线应用时可能存在安全裕度不足的问题。因此,研究LWR典型压力边界材料在模拟服役环境下的CF行为,并将环境因素植入到ASME疲劳设计模型或曲线中,具有重要意义。本文通过研制模拟核电高温高压循环水CF实验装置,研究了温度、溶解氧含量(DO)、硫含量、应变速率、动态应变时效(DSA)、热时效等因素对核电用低合金钢(SA508-3、A533B)疲劳寿命的影响,结合腐蚀疲劳裂纹、断口的观察及腐蚀产物的分析等,探讨了核电用低合金钢(SA508-3、A533B)在高温高压水环境中CF裂纹的萌生和扩展机理；通过收集和分析国内外核电材料高温高压水疲劳寿命数据,建立了考虑环境因素的疲劳寿命设计模型及设计曲线,并尝试运用其开展了LWR具体构件的疲劳损伤和延寿评估。
　　 设计并建立了一套模拟核电高温高压循环水环境的CF试验装置。该装置能够模拟400℃、25 Mpa以下典型的LWR核电站服役时的高温高压水环境,并进行疲劳试验。
　　 研究了环境、载荷、材料等因素对核电用低合金钢CF寿命的影响。结果表明,增加钢中硫含量、DO、温度、热时效时间,低合金钢的疲劳寿命降低。高硫含量钢的高温水腐蚀疲劳数据分散性较大,主要与含硫夹杂物随机地分布有关。在众多影响因素中,应变速率对高温水腐蚀疲劳寿命影响,随着应变速率减小,低合金钢的高温水疲劳寿命显著降低,且应变速率影响高温水疲劳裂纹的扩展方向。