308L不銹鋼焊材具有良好的力學性能和耐腐蝕性能,被廣泛用于制備壓水堆（PWR）核電站壓力容器的內(nèi)壁堆焊層和接管安全端焊縫。然而,在環(huán)境溫度280～330℃下長期服役時,308L不銹鋼焊材易發(fā)生熱老化,使硬度增加而韌性降低,可能劣化焊材的耐腐蝕性能,影響到內(nèi)壁堆焊層和接管安全端的結構完整性。此外,壓力容器內(nèi)壁308L堆焊層處于中子輻照環(huán)境中,在服役過程中會發(fā)生輻照損傷,進而影響到堆焊層的腐蝕和應力腐蝕開裂（SCC）行為。因此,闡明熱老化和輻照對焊材顯微組織結構、腐蝕及SCC行為的影響,揭示308L焊材的熱老化和輻照損傷機制,在此基礎上研究焊材熱老化和輻照損傷的退火回復及機理,對相關焊接構件的服役安全、壽命預測和延壽論證具有重要意義。首先,研究了核用308L不銹鋼焊材的熱老化。本工作在410℃下對308L焊材進行了長達7000 h的加速熱老化處理,利用透射電子顯微鏡（TEM）和三維原子探針（APT）研究了熱老化對308L焊材顯微組織結構的影響;對308L焊材進行雙環(huán)電化學動電位再活化（DLEPR）測試,定量評價了焊材的熱老化程度;分別在溶氫（DH=2.3ppm）和溶氧（DO=200ppb... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１．典型壓水堆核電站及其核島主設備示意圖［５，６］??

ｕｒｉ等通過控制電位法陽極極化和失重測量實驗研宄，發(fā)現(xiàn)熱老化后的雙相??不銹鋼試樣點蝕速率增加，原因是在熱老化過程中，靠近金屬表面的鐵素體內(nèi)析??出的ｃｔ’相會在其周圍產(chǎn)生薄的貧Ｃｒ區(qū)，使得鈍化膜的生長不均勻，產(chǎn)生結構缺??陷，進而促進點蝕的發(fā)生。關于熱老化對材料高溫高壓水環(huán)境腐蝕的影響，Ｃａｏ??等［７７］研宄了熱老化的３０８Ｌ奧氏體不銹鋼堆焊層在高溫水中的腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)熱??老化對奧氏體的腐蝕無明顯影響，而對鐵素體的腐蝕有促進作用，并認為是由鐵??素體的調(diào)幅分解和Ｇ相析出所致，如圖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］??圖１．１１？未熱老化（ａ）和４００°Ｃ／１００００ｈ熱老化（ｂ）的３０８Ｌ焊材在高溫高壓水中腐蝕１５００ｈ后??的截面腐蝕形貌＾??目前熱老化對ＳＣＣ影響的研宄報道不多。Ｋｉｍ等「８］研宄了經(jīng)４００?°Ｃ／５０００?ｈ??熱老化處理的３１６Ｌ不銹鋼焊材試樣在模擬沸水堆運行環(huán)境（２８８?°Ｃ，溶解氧??ＤＯ＝０．３?ｍｇ／Ｌ的高純水環(huán)境）的應力腐蝕開裂行為，發(fā)現(xiàn)熱老化明顯促進ＳＣＣ裂??紋擴展。Ｌｉ等「９］對離心鑄造奧氏體不銹鋼進行４００°Ｃ／２００００ｈ熱老化處理后，在??模擬壓水堆主回路水環(huán)境下進行了慢應變速率拉伸（ＳＳＲＴ）測試，發(fā)現(xiàn)熱老化降??低了鐵素體的塑性變形能力，使ＳＣＣ區(qū)域的鐵素體呈解理斷裂

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］??圖１．１４?（ａ）利用Ｋｉｎｃｈｉｎ－Ｐｅａｓｅ模型計算所得離位原子個數(shù)隨ＰＫＡ原子能量的變化曲線，??（ｂ）?５?ｋｅＶ的ＰＫＡ原子在純鐵（００１）晶面上的級聯(lián)碰撞產(chǎn)生的樹根狀路徑??在級聯(lián)碰撞過程中，每級碰撞原子發(fā)生離位時，會在陣點位置形成一個空位，??最后靜止的碰撞原子本身成為間隙原子，空位和對應的間隙原子合稱為Ｆｒｅｎｋｅｌ??缺陷對，均屬于點缺陷類別。點缺陷（空位和間隙原子）通過遷移和擴散可能發(fā)??生以下三種變化（圖１．１５）?［８８］：?（１）相距較近的空位和間隙原子會發(fā)生復合和湮??滅；（２）被位錯、晶界、相界或自由表面等固定缺陷阱吸收而湮滅，可能造成界??面元素偏聚；（３）通過聚集、形核、長大，形成空洞和空位型／間隙型位錯環(huán)等結??構缺陷，當有惰性氣體存在時還可能形成氣泡。點缺陷、結構缺陷或缺陷團簇、??元素偏聚等均能對材料的力學性能和耐腐蝕性能造成很大影響。??Ｔｏｔａｌ?ｄｐａ??ｐａｎｉｃｌｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｙ??ｌｏｓｓ?ｔｏ?ｆｒｅｃｌｖ?ｍｉｇｒａｔｉｎｇ??＿ａｅｅｍｅｎｔ?ｄｅｆｅ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國核電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和前景[J].   電器工業(yè). 2019(10)
[2]中國對“一帶一路”相關國家核電投資的動力、障礙及策略[J]. 丁寶根,馬智勝,鐘陽陽.  對外經(jīng)貿(mào)實務. 2019(09)
[3]奧氏體不銹鋼焊縫中δ鐵素體含量測定的探討[J]. 吳冰潔,王留兵,王慶田,劉曉,胡雪飛,李娜,饒琦琦,沈月音.  電焊機. 2019(04)
[4]貫徹執(zhí)行《核安全法》,引領行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展[J]. 王建君.  中國核電. 2019(02)
[5]國產(chǎn)核用不銹鋼輻照損傷研究[J]. 鄧平,彭群家,韓恩厚,柯偉,孫晨,夏海鴻,焦治杰.  金屬學報. 2017(12)
[6]三代核島主設備焊接技術與焊接材料[J]. 楊巨文,李雙燕,張茂龍,汪麗麗,張文楊.  壓力容器. 2017(04)
[7]“十三五”時期推進我國能源供給側結構性改革的建議[J]. 中國國際經(jīng)濟交流中心課題組,張曉強,陳妍,景春梅,王成仁,李冠豐.  全球化. 2017(04)
[8]核電反應堆壓力容器接管安全端焊接研究[J]. 李智皞,李進.  焊接技術. 2016(07)
[9]316奧氏體不銹鋼離子輻照損傷中的溫度效應研究[J]. 黃鶴飛,李健健,劉仁多,陳懷燦,閆隆.  金屬學報. 2014(10)
[10]核電結構材料應力腐蝕開裂的研究現(xiàn)狀與進展[J]. 馬成,彭群家,韓恩厚,柯偉.  中國腐蝕與防護學報. 2014(01)

博士論文
[1]核電堆焊材料308L的組織、熱老化行為及其對高溫水氧化行為的影響[D]. 曹鑫源.北京科技大學 2018



本文編號：3114239