316NG不锈钢在硼-锂溶液中的电化学腐蚀行为研究

利用电化学方法获得316NG不锈钢（316NG）在300℃、pH=5~8硼-锂溶液中的极化曲线和交流阻抗（EIS）,并绘制相应水化学条件下的电位-pH图。结果表明:碱性条件下钝化区尤其是二次钝化区极化电流急剧减小,pH=7~8时阳极极化表现出3次钝化现象,偏碱性条件极化阻抗显著高于偏酸性和近中性条件,说明碱性条件下316NG表面钝化膜保护效果更佳。pH=5时电化学极化后样品表面主要生成Cr₂O₃和Fe₂O₃;碱性条件下（pH=6~8）样品表面氧化膜为分层结构:最外层为Fe₃O₄,随深度增加开始出现NiFe₂O₄,内层成分主要为FeCr₂O₄。随着电导率升高,溶液电阻、电荷传递电阻和钝化膜电阻均显著降低。依据极化曲线绘制的电位-pH图与文献结果相吻合。      

316NG焊接接头在含氯离子的高温高压水中应力腐蚀开裂研究

通过慢应变速率拉伸(SSRT)试验和高温电化学相结合的方法,研究外加电位对奥氏体不锈钢316NG焊接接头在含氯离子的高温高压水中应力腐蚀开裂(SCC)倾向的影响。试验结果表明:退火态316NG焊接接头SCC敏感性随外加电极电位升高而增大,且存在一个介于+50~+100 mV[相对标准氢电极(vs.SHE)]之间的SCC临界电位;低于该电位时,SCC敏感性较小,无明显沿晶开裂,仅断口边缘处存在少量穿晶开裂,随电极电位变化不明显;高于该临界电位时,SCC敏感性急剧增加,并出现明显的沿晶开裂。此外,高温Ar和腐蚀性低(电极电位≤50 mV)的环境中,焊接接头的断裂为力学主导的塑形开裂,其与焊接接头的硬度分布密切相关,硬度越低,越容易断裂;强腐蚀性(电极电位50 mV)环境中,焊接接头的断裂为腐蚀主导的脆性开裂;显然,焊缝及热影响区的SCC敏感性高于母材。     

316不锈钢室温和350℃低周疲劳性能研究

采用MTS材料试验机研究作为反应堆结构材料的316奥氏体不锈钢母材在350℃和室温,以及焊缝在室温,±0.3%~1.5%应变幅的低周疲劳性能试验,并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。研究结果表明,316不锈钢疲劳性能较好,室温下疲劳寿命高出350℃同一应变幅的30%~50%以上,且母材的疲劳寿命显著高出焊缝同一应变幅的一倍以上。随应变幅的增加,材料疲劳寿命相应下降,峰值应力增加。室温下母材和焊缝均呈现出随循环周次增加、峰值随应力逐渐下降的规律。母材在高温下,随应变幅的增加,逐渐由循环硬化过渡到饱和行为。低周疲劳试验后,断口表面可观察到裂纹源和疲劳条带。随应变幅增加,疲劳条带间距增大,且同一应变幅下,焊缝的间距大于母材,高温的疲劳间距大于室温,与疲劳试验结果相吻合。     

加热温度和热处理对316LN不锈钢力学性能与超声波探伤的影响研究

利用铁素体测试仪研究了316LN不锈钢在不同加热温度和冷却速度下的铁素体析出规律,试验结果表明,加热温度在1280℃以下无铁素体析出,冷却速度在20℃/h以上,无铁素体析出。基于理化检测并结合热处理工艺试验,分析了316LN不锈钢锻件超声波探伤无底波的原因和改善途径,结果表明,造成锻件超声波探伤无底波的原因是严重的混晶,而通过热处理可以减小晶粒尺寸差距,从而提高超声波可探性。不同固溶温度处理后试样常温、高温力学性能以及晶间腐蚀性能试验结果表明,晶粒度级别在4.0级到1.0级之间变化时,316LN不锈钢的力学性能波动较小,晶间腐蚀性能满足要求。相同固溶温度处理时,热处理次数的变化对晶粒尺寸、力学性能的影响较小,晶间腐蚀性能也满足标准要求。     

纯Fe和316L不锈钢在液态锂铅合金中的腐蚀行为

采用挂片法、失重法和金相表面分析,进行了高纯Fe和316L不锈钢2种结构材料在350~550 ℃液态LiPb合金中静态腐蚀行为的研究。研究结果表明,温度及结构材料组分元素在液态LiPb合金中的溶解和质量迁移是导致材料腐蚀的主要原因,合金、结构材料表面的氧化皮也是影响静态腐蚀行为的一种重要参数。     

316不锈钢长时总体一次薄膜应力强度许用值预测方法研究

材料的总体一次薄膜应力强度许用值(S_mt)是高温反应堆设备结构设计力学分析的重要判定依据,但美国机械工程师协会(ASME)的规范和法国《快堆核岛机械设备设计和建造规范》(RCC-MR)给出的最长30万小时的S_mt不能满足长寿期反应堆的设计要求。本文基于ASME规范给出的30万小时许用应力、预计最小断裂应力及断裂应力系数等材料蠕变性能数据,采用Larson-Miller外推模型成功获得了50万小时长寿期的316不锈钢母材和焊缝的长时蠕变性能,可满足长寿期反应堆的设计要求。     

铝合金、铍和不锈钢在含硼、钆等水介质中的低温腐蚀行为的研究

研究了305铝合金、166铝合金、铍和不锈钢在室温(6—31℃)的高纯水、低纯水以及含硼、钆等的水介质中的腐蚀行为。试验结果表明:经阳极氧化后的305铝合金具有良好的抗低温腐蚀的能力。166铝合金耐低温腐蚀能力不如305铝合金。铍在含硼的水介质中发生严重的点蚀和溃疡腐蚀,但铍在含钆的水介质中则显示出良好的耐蚀性。     

316LN不锈钢在高温高压水环境下的腐蚀疲劳行为研究

在室温纯水、高温纯水及高温硼锂水环境下开展了316LN不锈钢在不同应变幅加载下的腐蚀实验研究,并获得了3种条件下的腐蚀疲劳寿命曲线。结果表明,316LN不锈钢在加载过程中出现了先硬化后软化现象,且随循环周次增加,应力峰值逐渐下降;高温纯水及高温硼锂水环境下材料的腐蚀疲劳性能下降,加速了材料的腐蚀疲劳失效;在高应变幅条件下高温的软化作用占主要影响,低应变幅条件下腐蚀作用占主要影响;试验后的样品断面上均可观察到疲劳辉纹、滑移变形带及二次裂纹,高温水腐蚀环境会加速裂纹扩展,加速疲劳失效。     

316LN在模拟压水堆一回路异常水化学条件下的应力腐蚀敏感性研究

采用慢应变速率拉伸试验（SSRT）法研究了氯离子(Cl^-)和溶解氧对316LN在模拟压水堆（PWR）一回路异常工况下的应力腐蚀开裂（SCC）的影响。结果表明：在饱和氧条件下,随着Cl^-浓度的增大,试样的延伸率降低,SCC敏感指数增大,当Cl^-浓度大于1 mg/L后开始萌生SCC裂纹;溶液除氧后,即使Cl^-浓度增大到10 mg/L也不会引发SCC裂纹。316LN的SCC裂纹萌生于表面的缺陷或贫Cr区,呈穿晶型向基体内扩展。     

国产316LN不锈钢在模拟AP1000一回路水环境中的疲劳行为

一回路水环境下的疲劳性能是核电站主管道设计寿命评估的重要参数。针对国产主管道材料316LN开展了模拟AP1000一回路水环境的低周疲劳试验,分析了疲劳行为和失效机理。研究结果表明:国产316LN峰值应力随应变幅的增大而增大,大应变幅试样在疲劳过程中先后发生了循环硬化、循环软化和失稳,而小应变幅试样在失稳前未发生明显的循环硬化和循环软化;在应变幅由0.2%逐渐增加至1.2%的过程中,疲劳周次从105逐渐降低至102;疲劳断口具有典型的疲劳断口特征,裂纹萌生于试样表面,以穿晶方式垂直于主应力方向扩展,裂纹扩展区具有典型的疲劳辉纹,辉纹上有菱形颗粒状腐蚀产物,环境辅助开裂机制倾向于氢致开裂。     

敏化处理对316NG奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响

在模拟压水堆腐蚀环境条件下,进行了未敏化与725℃敏化处理的316NG奥氏体不锈钢腐蚀疲劳实验。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、金相显微镜(OM)分析了试样微观结构、偏析相化学成分及裂纹扩展状况,研究了材料疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明:敏化处理可显著抑制316NG奥氏体不锈钢在腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展;裂纹扩展速率由未经敏化处理的2.21×10~(-4) mm/次减小到敏化处理10min的1.02×10~(-4) mm/次。敏化处理试样的偏析相颗粒数量增多,萌生的支裂纹也增多,导致裂纹扩展速率减小。但是,敏化处理会导致偏析相颗粒中Cr元素含量增加,颗粒附近的基体成为贫铬区,电化学腐蚀加剧,促进裂纹的扩展。     

模拟高放玻璃固化体在多重介质下的腐蚀行为

考察了模拟高放玻璃固化体在多重介质下关键元素的浸出和玻璃表面的腐蚀行为。在90 ℃下,北山二长花岗岩、高庙子膨润土和北山地下水按一定质量比加入微型反应釜中,将玻璃片放入膨润土中,反应从7 d持续至720 d。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）/电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）分析溶液中元素的浸出浓度。采用扫描电子显微镜和电子能谱分析玻璃断面的形貌和腐蚀界面的元素分布。结果表明,玻璃体腐蚀实验180 d后,各元素的浸出浓度趋近饱和。玻璃的腐蚀在初期较为缓慢,90 d后在玻璃表面有明显的腐蚀层形成。实验360 d后,玻璃表面发生非均匀腐蚀,在断面形成楔形的腐蚀区域。在多重介质下,玻璃体的平均腐蚀速率为0.4 μm/d。     

316LN的应力腐蚀开裂实验研究

分别对奥氏体不锈钢316LN基体材料进行5％、10％、20％的轧制变形,轧制变形后的材料在1050℃下进行30 min的退火处理.将经过轧制和轧制加退火处理2种工艺处理的材料制成紧凑拉伸试样,通过恒载荷拉伸的方法在沸腾饱和氯化镁溶液中进行应力腐蚀开裂实验.对比2种处理工艺、不同形变量的316LN材料应力腐蚀开裂行为和裂...     

反应堆冷却剂主管道316LN新型管材替代321管材的可行性研究

采用对比分析法对国产新研制的控氮00Cr17Ni12Mo2(ANSI316LN)与0Cr18Ni10Ti(ANSI321)不锈钢管材的化学成份、力学性能、耐腐蚀性能等进行研究。研究表明,316LN新型管材综合性能在反应堆一回路系统运行工况下优于321管材,完全可以实现对321管材的替代。     

国产690合金与321不锈钢异种金属焊缝的应力腐蚀行为研究

利用慢应变速率试验,采用非标准的漏斗状试样,对国产690合金与321不锈钢异种金属焊接部位(包括690合金热影响区、焊缝、321不锈钢热影响区)在100 mg/L Cl~(-1)除O_2条件下和100 mg/L Cl~(-1)饱和O_2条件下的应力腐蚀行为进行研究。并通过慢应变速率应力-位移曲线和断口形貌对微观组织、氯离子、氧含量对于材料的应力腐蚀(SCC)的影响进行分析。结果表明:690合金热影响区在100 mg/L Cl~(-1)除O_2条件下不易发生SCC,在100 mg/L Cl~(-1)饱和O_2条件下表现出一定的SCC倾向;321不锈钢热影响区在2种条件下均表现出明显的SCC倾向;690合金热影响区的粗大晶粒不利于塑性变形的晶粒间相互协调,导致了热影响区SCC的倾向增大。