外力对核电汽轮机焊接转子接头电偶腐蚀行为影响的研究

发布时间：2020-05-10 14:50

【摘要】：在主蒸汽温度低、蒸汽湿度大的环境中,核电汽轮机焊接转子接头化学元素和微观结构的非均匀分布导致其发生电偶腐蚀,而运行过程中产生的机械应力和热应力又使其承受应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)的风险,这些使得焊接接头区域成为转子内最敏感区域之一。本文围绕着外力对NiCrMoV钢焊接转子接头电偶腐蚀行为的影响开展研究,主要内容包括低周疲劳损伤对焊接转子接头电偶腐蚀的影响,应力和电偶腐蚀交互作用下焊接转子接头热影响区内点蚀演化行为及接头断裂失效机理等。获得的主要结论如下。(1)由于位错密度的降低和低能结构的形成,低周疲劳损伤增加了焊接接头单个区域的耐腐蚀性。随着循环周次或应变幅的增加,累积的低周疲劳损伤进一步地提高了其耐腐蚀性。相同损伤程度时,母材的腐蚀电位变化大于焊缝的,这可能是由于母材和焊缝内微观结构和化学元素的组成不同造成的。但是,焊接接头不同区域内产生的不同程度的低周疲劳损伤导致各区域的腐蚀电位变化产生差异,使得母材和焊缝间的腐蚀电位差增大,从而增大了焊接转子接头的电偶腐蚀敏感性。同时,电偶腐蚀敏感性随着循环周次的增加而增加。(2)SVET实验结果显示焊接接头中CGHAZ的电流密度最大,即CGHAZ将作为焊接接头发生电偶腐蚀的阳极,优先发生腐蚀溶解。这与通过动态电位极化曲线测得的CGHAZ的腐蚀电位最低的腐蚀趋势相一致。(3)两参数Weibull分布方程很好地描述了不同外加载荷、不同浸泡时间后焊接接头CGHAZ的点蚀坑深度分布,获得的Weibull方程参数显示浸泡初期点蚀坑萌生的随机分布取决于材料内部缺陷。当浸泡时间小于等于588h时,电偶腐蚀控制机理是CGHAZ发生腐蚀的主要控制机理。当浸泡时间大于等于1080h时,应力促进腐蚀控制机理是CGHAZ点蚀的主要控制机理,尤其是在0.6和0.9бY载荷作用下,点蚀坑平均深度随着拉伸应力的增加而增大。(4)随着恒定载荷的增大,焊接转子接头试样发生断裂失效的时间逐渐降低,SCC断口所占面积比逐渐下降。当外加载荷大于等于765MPa时,焊接转子接头试样的断裂位置在靠近焊缝中心区域,断裂主要原因是焊缝强度低;当外加载荷小于等于760MPa时,焊接接头试样的断裂位置在熔合区,这是由于SCC裂纹优先在应力和电偶腐蚀交互作用下的熔合区中的点蚀坑内萌生造成的。
【图文】：

１９５４年，前苏联建立了一个输出功率为５ＭＷ的实验核能装置［１］。１９５７年，美国Ｓｈｉｐｐｉｎｇ－逡逑Ｐｏｒｔ核电站最先提供了由核能产生蒸汽驱动汽轮机的商业用电［２］。这套西屋产汽轮机为逡逑单杠单排气（图１．１），设计转速为１８００ｒｐｍ，最大输出功率为１００ＭＷ。自此之后，核能逡逑发电进入了一个高速发展的阶段，尤其是在上世纪６０－８０年代，而受到１９８６年切尔诺逡逑贝利核电站爆炸的影响，机组建设出现了一定程度的减缓（图１．２）。近年以来，随着三逡逑代及更先进核电技术的发展，核电建设逐渐呈现了回暖，但是２０１１年日本福岛核电站逡逑的泄露再次给核电发展蒙上了阴影，使核电站的安全可靠成为人们最为关心的问题。逡逑１１逡逑图１．１邋Ｓｈｉｐｐｉｎｇ－Ｐｏｒｔ核电站使用的核电汽轮机（１００ＭＷ，，邋ｌ８0Ｏｒｐｍ）丨２丨逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｓｔｅａｍ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋Ｓｈｉｐｐｉｎｇ－Ｐｏｒｔ邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｐｏｗｅｒ邋ｐｌａｎｔ邋（１００ＭＷ，逡逑１８００ｒｐｍ）．［２］逡逑截止２０１６年１２月３１日，国际原子能机构（ＩＡＥＡ）的报告‘＂Ｎｕｃｌｅａｒ邋Ｐｏｗｅｒ邋Ｒｅａｃｔｏｒｓ逡逑ｉｎ邋ｔｈｅ邋Ｗｏｒｌｄ”中的数据显示目前全球共有在运行核电机组４４８座

＇}桢澹撸拢拢椋簦澹螅椋溴义稀觯浚鳎

本文编号：2657469