硫酸根离子和电极电位对异材焊接件A508/52M在高温水中应力腐蚀破裂的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)、电位测控和水中掺杂的方法,研究了SO_4^(2-)和电极电位对异材焊接件A508/52M在模拟压水堆核电站主回路高温水环境中应力腐蚀破裂(SCC)行为的影响。结果表明:在有和无SO_4^(2-)掺杂的水环境中,试样SSRT的力学行为和断口形貌随电极电位变化的规律相似,即在低电位区均在远离界面的镍基合金焊缝处发生韧性断裂,与氮气环境中的拉伸试验结果相似;在高电位区,试样在焊接件界面周围区域发生SCC脆断;但掺杂10 g·m^(-3)的SO_4^(2-)后,试样发生SCC的临界电位明显降低,说明SO_4^(2-)的存在增加了该异材焊接件在主回路水中的SCC敏感性。最后探讨了相关试验现象的机理和该研究的工程意义。

异材焊接件A508Ⅲ-52M-316L基本材料在高温水环境中的电化学特性

采用电化学方法研究了AP1000等新型压水堆核电站用异材焊接件A508Ⅲ-52M-316L的三种主要材料在模拟主回路高温水环境中的电化学特性。主要是考察温度、水中杂质氯离子和硫酸根离子以及溶解氧对极化曲线及特征参数的影响,为这类异材焊接件的研发应用提供基础数据。给出了试样在各种条件下的极化曲线和测得的特征参数数据如自腐蚀电位处的腐蚀电流密度、钝化相关的致钝电流密度和致钝电位以及维钝电流密度。结果表明,当温度从160℃升到290℃,52M和316L在阳极极化条件下的腐蚀倾向增大,但A508Ⅲ的腐蚀倾向变化不大。水中加入氯离子和硫酸根离子后,三种试样的腐蚀倾向明显增大。水中溶解氧浓度增高导致自腐蚀电位升高,阳极极化条件下的腐蚀倾向性增大。

电极电位和应变速率对16MND5/309L/308L异材焊接件高温水中应力腐蚀破裂行为的影响

采用慢应变速率试验(SSRT)方法,研究了电极电位和应变速率对低合金钢-不锈钢异材焊接件16MND5/309L/308L在模拟压水堆一回路高温水环境中应力腐蚀破裂(SCC)的影响。结果表明:在5×10-7 s-1应变速率条件下,在-720^+100mV(相对于标准氢电极SHE,下同)的低电位区,所有SSRT试样均在远离界面的308L焊缝金属区发生纯力学韧性断裂,与在氮气中的试验结果类似;当外加电位提高到+200mV后,试样在16MND5/309L界面发生SCC脆断,界面附近的16MND5侧发生穿晶SCC,309L侧发生沿晶SCC。该异材焊接件在该高温水环境中存在一个临界破裂电位,高于此电位发生SCC,在5×10-7s-1的应变速率下,该临界破裂电位处于+100^+200mV;降低速应变率至1×10-7s-1,临界破裂电位仍处于+100^+200mV;提高应变速率至1×10-6s-1后,在+200^+300mV电位区也没有显示出SCC。

核电站异材焊接件的破裂问题与应力腐蚀评价方法

奥氏体合金/低合金钢异材焊接件用于核电站的一些关键部位,组织复杂而受力苛刻。本文简要综述这类焊接件的材料学特性、在核电实际运行环境中发生腐蚀破裂的状况、应力腐蚀破裂评价方法。

异材焊接件A508/52M/316L在高温水环境中的应力腐蚀破裂

采用慢应变速率实验(SSRT)方法,研究了先进的异材焊接件A508/52M/316L在模拟压水堆一回路290℃高温水环境中的应力腐蚀破裂(SCC)特性.实验在-780 mV至+200 mV范围的电位下进行,模拟一回路水化学从低O含H的理想低电位状态到溶解O_2明显超标的高电位状态的服役环境.该焊接件显微组织和化学成分分布较复杂,显著的变化发生在A508/52M和52M/316L 2个界面附近.在SSRT拉伸试样的典型位置处加工了同样尺寸的尖锐缺口,以模拟应力集中和加速实验,并比较这些典型位置的SCC敏感性.结果表明,当电位位于-780 mV至-300 mV范围时,SSRT试样总是以韧性断裂形式在镍基合金焊缝中部发生断裂.当电位升到-200 mV至+200 mV范围时,试样发生显著的SCC脆断,A508/52M界面区周围是该焊接件最脆弱的部位,在该界面和附近的A508热影响区发生穿晶应力腐蚀破裂(TGSCC),在紧邻界面的镍基合金焊缝薄层发生沿晶应力腐蚀破裂(IGSCC).讨论了破裂机理和实验结果的工程意义.

压水堆压力容器接管-主管安全端焊接件在高温水中失效案例和相关研究

压水堆核电站中低合金钢压力容器接管和不锈钢主管安全端的连接是个异材焊接件,位于压力边界的关键位置,在一回路高温水环境中服役。90年代以来,美国、瑞典和日本等国家若干压水堆核电站的异材焊接件发生了在一回路高温水冷却剂环境中的破裂失效事件。本文简要综述了国内外涉及该问题的典型案例、工程解决办法和相关研究。相关失效分析采用了无损探伤、裂纹和显微组织观察、有限元分析等方法。结果表明这些失效案例的原因主要是一回路高温水环境中应力腐蚀破裂(PWSCC)。600类镍基合金如82/182合金的焊接件对PWSCC敏感,而690类镍基合金如52/152合金的焊接件有优秀的PWSCC抗力。最后对相关研究方向做了展望。