压水堆(PWR)核电厂一回路压力边界长期服役于高温高压水环境中,腐蚀疲劳(CF)是承压设备材料服役过程中潜在的失效形式,也是设计、安审、运行、寿命评估关注的重要问题之一。焊缝金属的微观结构、化学成分和力学性能与母材差异较大,长期服役于高温高压水环境中更易产生CF损伤。因此,系统研究焊缝材料的CF行为与机理对PWR核电厂的安全可靠服役至关重要。
课题组在国家科技重大专项专题(2017ZX06002003-004-002)的支持下,研究了应变速率(0.0004 %/s - 0.4 %/s)对核电厂主管道用316LN不锈钢焊缝材料在高温高压水中的CF行为的影响,建立了应变速率与CF寿命及环境疲劳校正因子Fen之间的定量关系。发现高应变速率下以力学损伤为主,焊缝材料中的δ-铁素体对裂纹生长起阻碍作用;低应变速率下δ-铁素体周围更易形成富Cr的氧化物,弱化了γ/δ相界导致了裂纹更容易沿相界扩展,同时裂尖周围更易形成高密度位错促进环境损伤,上述因素共同导致了低应变速率下CF寿命的降低。相关研究结果已发表于Corrosion Science, 199, 2022, 110169。
316LN不锈钢焊缝在不同应变速率下的环境疲劳校正因子Fen、疲劳裂纹生长方式统计及低应变速率下疲劳裂纹沿相界生长模型