超臨界水冷堆燃料包殼候選材料的腐蝕行為研究.pdf

1、超臨界水冷堆(SCWR)同現(xiàn)有的輕水堆(LWR)相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，熱效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此其被認(rèn)為是最有可能用來大規(guī)模發(fā)電的四代概念堆型。然而，水在超過臨界點(diǎn)（374℃，22.1MPa）之后，其對(duì)堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料具有極強(qiáng)的腐蝕性。而在所有的堆內(nèi)構(gòu)件中，燃料包殼的工作條件最為苛刻。當(dāng)前，人們對(duì)用于超臨界火電廠、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、壓水堆核電站、聚變堆以及快堆的相關(guān)材料進(jìn)行了初步的篩選，并且得到了一系列候選材料，但其在SCWR堆內(nèi)工況下的適用

2、性，尤其是均勻腐蝕性能以及應(yīng)力腐蝕性能需要進(jìn)行深入的研究。
　　本文分別對(duì)鐵素體/馬氏體（F/M）鋼（P92和T91），奧氏體不銹鋼（HR3C和304NG），鎳基合金（C276）以及奧氏體ODS鋼（316-ODS和310-ODS）在超臨界水（SCW）中進(jìn)行了均勻腐蝕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)/M鋼在SCW中的耐均勻腐蝕性能較差，并且表面氧化膜出現(xiàn)了開裂和剝落的現(xiàn)象；高Cr含量的奧氏體不銹鋼HR3C具有優(yōu)良的耐均勻腐蝕性能，而Cr含量較

3、低的304NG鋼出現(xiàn)了嚴(yán)重的癤狀腐蝕；鎳基合金具有極其優(yōu)良的耐均勻腐蝕性能，當(dāng)溫度由600℃升高到650℃時(shí)材料的腐蝕增重反而降低；奧氏體ODS鋼同樣具有良好的耐均勻腐蝕性能，310-ODS鋼表面氧化膜致密完整，而316-ODS鋼由于熔煉過程中的缺陷，表面氧化膜結(jié)構(gòu)不均勻。
　　本文采用慢應(yīng)變速率拉伸（SSRT）的方法分別研究了P92鋼，316Ti鋼，HR3C鋼，C276合金以及310-ODS鋼在SCW中的應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）敏

4、感性。在這五種候選材料中，P92鋼具有良好的力學(xué)性能并且其SCC傾向極低；316Ti鋼的力學(xué)性能較差，同時(shí)其出現(xiàn)了嚴(yán)重的穿晶應(yīng)力腐蝕開裂（TGSCC）；HR3C鋼、C276合金和310-ODS鋼均具有優(yōu)良的力學(xué)性能，并且這三種材料均出現(xiàn)了沿晶應(yīng)力腐蝕開裂（IGSCC），但是HR3C鋼和310-ODS鋼的SCC傾向較低，而C276合金具有極高的IGSCC敏感性。
　　根據(jù)本文中的實(shí)驗(yàn)篩選結(jié)果可知，HR3C鋼和310-ODS鋼在SCW