【摘要】：微動磨損是指兩個(gè)接觸面之間發(fā)生的極小振幅(微米量級)相對運(yùn)動引起的磨損現(xiàn)象,廣泛存在于“近似緊固”的結(jié)構(gòu)件中。在腐蝕環(huán)境中的微動磨損現(xiàn)象稱為微動腐蝕。核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管與其支撐板、防振條之間存在由二回路高溫高壓水流致振動導(dǎo)致的微動腐蝕現(xiàn)象,造成管壁減薄甚至穿孔,降低蒸汽發(fā)生器的服役壽命。鎳基合金690TT具有良好的力學(xué)性能與晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂抗性,因此,目前國內(nèi)壓水堆核電站中蒸汽發(fā)生器傳熱管用材以690TT合金為主。蒸汽發(fā)生器690TT傳熱管的微動腐蝕是核電站安全運(yùn)行的重要威脅之一,由此導(dǎo)致的失效會造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失,因此對蒸汽發(fā)生器690TT傳熱管微動腐蝕行為的研究具有重要的科學(xué)及工程意義。然而,由于核電二回路水處于高溫高壓狀態(tài),對蒸汽發(fā)生器690TT傳熱管實(shí)際服役環(huán)境的模擬存在較大困難。因此,目前大部分的研究還集中于常溫水或高溫氣氛之中,在高溫高壓水中的微動腐蝕研究仍相對較少。已有的高溫高壓水中的研究結(jié)果也集中于低頻率、短周期的實(shí)驗(yàn)條件,其結(jié)論能否反映實(shí)際核電站中高頻率、長周期條件下的微動腐蝕尚不清楚。因此,開展高溫高壓水中蒸汽發(fā)生器690TT合金傳熱管高頻率、長周期的微動腐蝕行為研究具有重要意義。本論文主要采用高溫高壓水微動腐蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)備及掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、白光干涉三維輪廓儀、電子背散射衍射(EBSD)等分析測試設(shè)備,研究了溫度、法向載荷、振幅對690TT合金高溫高壓水中微動腐蝕行為的影響。設(shè)計(jì)制造了高溫高壓水中微動腐蝕實(shí)驗(yàn)用690TT管狀試樣與405SS板狀試樣或304SS球狀試樣的固定夾具,進(jìn)行了高頻率、長周期的微動腐蝕實(shí)驗(yàn)研究,得出結(jié)論如下:溫度對690TT合金的微動腐蝕行為影響較大。隨著溫度的增加,摩擦系數(shù)降低,磨痕寬度增加;溫度為100 °℃時(shí)磨損最為嚴(yán)重,其次為室溫條件,溫度為200 ℃時(shí)磨損較為輕微。磨損機(jī)制隨溫度不同而不同:室溫下主要磨損機(jī)制為黏著磨損,100 ℃條件下主要為磨粒磨損,同時(shí)有剝層磨損存在;200 ℃條件下磨粒磨損占主導(dǎo)地位。法向載荷對690TT合金高溫高壓水中微動腐蝕行為影響較大。隨著法向載荷的增大,摩擦系數(shù)減小。法向載荷為20N時(shí)磨損機(jī)制以磨粒磨損為主,磨損比較輕微;法向載荷為60N時(shí),磨痕形貌復(fù)雜,磨痕表面存在材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,磨損機(jī)制復(fù)雜;法向載荷為100 N時(shí),磨痕形貌為一個(gè)光滑的球型,磨損過程中摩擦副間緊密結(jié)合,僅僅在邊緣發(fā)生了微滑,磨損機(jī)制主要為黏著磨損。法向載荷20 N時(shí)磨損程度較小,法向載荷為60 N時(shí)的磨損深度略高于法向載荷為100 N時(shí),且二者磨損深度均遠(yuǎn)高于法向載荷為20 N時(shí)。對法向載荷為60 N條件下的樣品進(jìn)行了截面TEM分析,發(fā)現(xiàn)了明顯的分層結(jié)構(gòu):磨痕最外層為材料轉(zhuǎn)移層或磨屑層,向內(nèi)分別為摩擦學(xué)轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)、整體形變層直至基體組織。振幅對690TT合金高溫高壓水中微動腐蝕行為的影響較大。隨著振幅的增大,摩擦系數(shù)增大、最大磨損深度與磨損體積均明顯增大。振幅為±40 μm時(shí)磨損比較輕微,磨損機(jī)制主要為黏著磨損,微動區(qū)域處于部分滑移區(qū);振幅為±70 μm時(shí),磨損情況復(fù)雜,黏著磨損、磨粒磨損、剝層磨損均存在,微動區(qū)域處于混合區(qū);振幅為±100 μm時(shí),磨損十分嚴(yán)重,磨粒磨損和剝層磨損是主要的磨損機(jī)制,微動區(qū)域從整體滑移區(qū)向混合區(qū)轉(zhuǎn)變。隨著振幅增大,能量磨損系數(shù)先增大后略微減小。對振幅為±70 μm條件下的樣品進(jìn)行了截面TEM分析,發(fā)現(xiàn)了明顯的分層結(jié)構(gòu):磨痕截面由外至內(nèi)分別為磨屑層、摩擦學(xué)轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)、整體形變層直至基體組織。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM623;TG172
【圖文】：

截至２０１７年底，全球共有４４８座核反應(yīng)堆在運(yùn)行，其中包括四座新并網(wǎng)的核反逡逑應(yīng)堆，全球在建的核反應(yīng)堆總數(shù)為５９座，全球核電發(fā)電容量達(dá)到３９２邋ＧＷ＃。逡逑據(jù)國家核安全局的信息顯示，圖１．１為中國大陸核電廠分布圖（截至２０１９逡逑年１月１１日），目前我國在役核電機(jī)組數(shù)量己達(dá)到４５臺，裝機(jī)容量４５．９邋ＧＷｅ，逡逑排名世界第三；在建核電機(jī)組１１臺，裝機(jī)容量１２．２邋ＧＷｅ，另有１９臺機(jī)組處于逡逑前期準(zhǔn)備階段［２］。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，２０１８年我國的核電總發(fā)電量約２９４４億千瓦逡逑時(shí)，較２０１７年同比增長了邋１８．６％，占到了全國總發(fā)電量的４．２％，相當(dāng)于少消逡逑耗０．９億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放２．８億噸［３］。逡逑ｕ沿兩榷電廠Ｕ邐ｄ以逡逑ｒ邐、？邐；？柳電廠ｎｎ逡逑ｙ邐）邐石？pc榷電廠』逡逑＾＾邐、＂八ｊ田＊＊？電廠ｕ總總總一也逡逑Ｊ邋邐邋一？尸逡逑＼邐／邐？山？二榷電廠加加逡逑｝邐．邋＞ｒ邋－邋＾邐．0ａ邋？贓逡逑（邐？？？二：？，邐、邐方３Ｒ山械電廠總總逡逑Ｋ邐－…印供

本文編號：2749610