核電主回路安全端金屬焊接件結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)力腐蝕行為研究.pdf

1、應(yīng)力腐蝕開裂是壓水堆核電站主回路安全端焊接接頭的主要失效形式，威脅核電站的運行安全并造成巨大的經(jīng)濟損失。我國CPR1000壓水堆核電站主管道采用SA508-309L/308L-316L安全端金屬焊接件完成壓力容器和主回路管道的連接。而目前國內(nèi)尚未有該焊接件的應(yīng)力腐蝕開裂行為研究。本論文分析了主回路安全端焊接件的結(jié)構(gòu)特征，搭建了一套采用直流電位降技術(shù)的應(yīng)力腐蝕開裂實驗系統(tǒng)，并研究了焊接融合區(qū)域在高溫高壓水中的應(yīng)力腐蝕裂紋擴展行為。采用改進

2、的縫隙彎曲梁(CBB)實驗研究了焊接熔合區(qū)的裂紋敏感性。
　　搭建完成的DCPD系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量高溫高壓水中裂紋的擴展長度，精度小于2μm。該系統(tǒng)同時具備溶解氧，溫度，電導(dǎo)率等實驗參數(shù)的監(jiān)測功能。
　　采用金相顯微鏡，掃描電子顯微鏡，能譜儀，維氏硬度計分析了核電主回路安全端金屬焊接件的顯微結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，SA508低合金鋼與309L/308L不銹鋼異種焊接接頭的低合金鋼母材為貝氏體和鐵素體結(jié)構(gòu)，其低合金鋼熱影響區(qū)存在貧碳

3、區(qū)，晶粒粗大區(qū)，細晶區(qū)等組織結(jié)構(gòu)。焊材為奧氏體枝晶組織，δ鐵素體分布在奧氏體晶粒間。低合金鋼至焊材的焊接熔合區(qū)組織結(jié)構(gòu)、硬度和化學(xué)成分變化顯著。熔合線附近的焊材存在典型Type-Ⅰ、Type-Ⅱ晶界。
　　316L不銹鋼與308L不銹鋼同種焊接接頭的316L不銹鋼母材為奧氏體組織，奧氏體晶界附近存在少量的δ鐵素體，熱影響區(qū)存在Al2O3、MnS非金屬夾雜物。熔合線兩側(cè)化學(xué)成分沒有顯著的變化，但硬度和鐵素體含量發(fā)生了變化。
　

4、　研究了316L/308L同種焊接接頭在除氧含硼鋰高溫高壓水應(yīng)力腐蝕開裂擴展行為。結(jié)果表明，采用最大應(yīng)力強度因子為Kmax=25MPa· m1/2梯形波加載，裂紋擴展速率小于2×10-9mm/s。恒應(yīng)力強度因子條件下，估算的裂紋擴展速率小于9×10-10mm/s。
　　研究結(jié)果表明316L/308L同種焊接接頭316L不銹鋼熱影響區(qū)在除氧的含硼鋰高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕敏感性較低。改進的縫隙彎曲梁實驗研究結(jié)果表明SA508-309L/