核级308L不锈钢焊材的热老化和辐照损伤研究

发布时间：2021-04-02 00:26

　　308L不锈钢焊材具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛用于制备压水堆（PWR）核电站压力容器的内壁堆焊层和接管安全端焊缝。然而,在环境温度280～330℃下长期服役时,308L不锈钢焊材易发生热老化,使硬度增加而韧性降低,可能劣化焊材的耐腐蚀性能,影响到内壁堆焊层和接管安全端的结构完整性。此外,压力容器内壁308L堆焊层处于中子辐照环境中,在服役过程中会发生辐照损伤,进而影响到堆焊层的腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）行为。因此,阐明热老化和辐照对焊材显微组织结构、腐蚀及SCC行为的影响,揭示308L焊材的热老化和辐照损伤机制,在此基础上研究焊材热老化和辐照损伤的退火回复及机理,对相关焊接构件的服役安全、寿命预测和延寿论证具有重要意义。首先,研究了核用308L不锈钢焊材的热老化。本工作在410℃下对308L焊材进行了长达7000 h的加速热老化处理,利用透射电子显微镜（TEM）和三维原子探针（APT）研究了热老化对308L焊材显微组织结构的影响;对308L焊材进行双环电化学动电位再活化（DLEPR）测试,定量评价了焊材的热老化程度;分别在溶氢（DH=2.3ppm）和溶氧（DO=200ppb... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：207 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１．典型压水堆核电站及其核岛主设备示意图［５，６］??

ｕｒｉ等通过控制电位法阳极极化和失重测量实验研宄，发现热老化后的双相??不锈钢试样点蚀速率增加，原因是在热老化过程中，靠近金属表面的铁素体内析??出的ｃｔ’相会在其周围产生薄的贫Ｃｒ区，使得钝化膜的生长不均匀，产生结构缺??陷，进而促进点蚀的发生。关于热老化对材料高温高压水环境腐蚀的影响，Ｃａｏ??等［７７］研宄了热老化的３０８Ｌ奥氏体不锈钢堆焊层在高温水中的腐蚀行为，发现热??老化对奥氏体的腐蚀无明显影响，而对铁素体的腐蚀有促进作用，并认为是由铁??素体的调幅分解和Ｇ相析出所致，如图１．１１所示。??１??Ｆｉｇ．１．１１．?Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｏｘｉｄｅ?ｆｉｌｍ?ａｆｔｅｒ?１５００－ｈ?ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｆｏｎｎｅｄ?ｏｎ?ｕｎａｇｅｄ?（ａ）??ａｎｄ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ａｇｅｄ?３０８Ｌ?ｗｅｌｄ?ｍｅｔａｌ?ａｔ?４００?°Ｃ?ｆｏｒ?１０００?ｈ?（ｂ）［７７］??图１．１１？未热老化（ａ）和４００°Ｃ／１００００ｈ热老化（ｂ）的３０８Ｌ焊材在高温高压水中腐蚀１５００ｈ后??的截面腐蚀形貌＾??目前热老化对ＳＣＣ影响的研宄报道不多。Ｋｉｍ等「８］研宄了经４００?°Ｃ／５０００?ｈ??热老化处理的３１６Ｌ不锈钢焊材试样在模拟沸水堆运行环境（２８８?°Ｃ，溶解氧??ＤＯ＝０．３?ｍｇ／Ｌ的高纯水环境）的应力腐蚀开裂行为，发现热老化明显促进ＳＣＣ裂??纹扩展。Ｌｉ等「９］对离心铸造奥氏体不锈钢进行４００°Ｃ／２００００ｈ热老化处理后，在??模拟压水堆主回路水环境下进行了慢应变速率拉伸（ＳＳＲＴ）测试，发现热老化降??低了铁素体的塑性变形能力，使ＳＣＣ区域的铁素体呈解理断裂

ｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｄｉｓｐｌａｃｅｄ?ａｔｏｍｓ?ａｓ?ａ?ｆｉｉｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｉｍａｒｙ?ｋｎｏｃｋ－??ｏｎ?ａｔｏｍ?（ＰＫＡ）?ｅｎｅｒｇｙ，?（ｂ）?Ｒｏｏｔ－ｌｉｋｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｃａｓｃａｄｅ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ａ?５?ｋｅＶ?ＰＫＡ?ｉｎ??ｉｒｏｎ．?Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ?ｄａｍａｇｅ?ｈａｓ?ｂｅｅｎ?ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ?ｏｎｔｏ?ｔｈｅ?（００１）?ｐｌａｎｅ?ｓｈｏｗｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｇｕｒｅ?［８９］??图１．１４?（ａ）利用Ｋｉｎｃｈｉｎ－Ｐｅａｓｅ模型计算所得离位原子个数随ＰＫＡ原子能量的变化曲线，??（ｂ）?５?ｋｅＶ的ＰＫＡ原子在纯铁（００１）晶面上的级联碰撞产生的树根状路径??在级联碰撞过程中，每级碰撞原子发生离位时，会在阵点位置形成一个空位，??最后静止的碰撞原子本身成为间隙原子，空位和对应的间隙原子合称为Ｆｒｅｎｋｅｌ??缺陷对，均属于点缺陷类别。点缺陷（空位和间隙原子）通过迁移和扩散可能发??生以下三种变化（图１．１５）?［８８］：?（１）相距较近的空位和间隙原子会发生复合和湮??灭；（２）被位错、晶界、相界或自由表面等固定缺陷阱吸收而湮灭，可能造成界??面元素偏聚；（３）通过聚集、形核、长大，形成空洞和空位型／间隙型位错环等结??构缺陷，当有惰性气体存在时还可能形成气泡。点缺陷、结构缺陷或缺陷团簇、??元素偏聚等均能对材料的力学性能和耐腐蚀性能造成很大影响。??Ｔｏｔａｌ?ｄｐａ??ｐａｎｉｃｌｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｙ??ｌｏｓｓ?ｔｏ?ｆｒｅｃｌｖ?ｍｉｇｒａｔｉｎｇ??＿ａｅｅｍｅｎｔ?ｄｅｆｅ

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博士论文
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本文编号：3114239