呂戰鵬 上海大學材料科學與工程學院材料研究所

 

    研究背景

 

    以應力腐蝕開裂（SCC）和腐蝕疲勞為代表的環境促進開裂是影響核電站關鍵材料服役性能和長期安全運行的重要因素。溫度是影響水冷堆核電站材料環境促進開裂的重要工程參數之一，高溫水環境使得服役于其中材料的SCC具有獨特的動力學特征。核電材料在高溫水中出現的一些SCC現象，如果是在常溫下其速率會很低甚至不易被察覺。不同類型核電站熱工設計不同，比如壓水堆核電站核島部分工作溫度高于沸水堆核電站核島部分工作溫度。核電站中與冷卻劑接觸的構件依部位不同其所處的溫度也有所不同，其失效形式和（或）失效動力學也會發生變化。表征溫度對SCC的影響對于工程設計和運行管理具有重要意義，也可以為認識應力腐蝕機理和控制因素分析提供重要信息。另一方面，由于SCC體系是涉及材料、環境和力學因素以及這些因素交互作用的復雜系統，理論上講溫度會影響該復雜系統中涉及的所有物理和化學參數，導致定量實驗評價困難和確定性分析的復雜性。本項針對核電站已經發生的幾類奧氏體不銹鋼SCC現象，結合SCC實驗研究和動力學過程分析，研究復雜體系SCC體系的熱激活過程及其與力學因素和環境因素的交互作用。結果表明，溫度對奧氏體不銹鋼SCC擴展速率的影響與環境介質條件密切相關，不同的水質條件會導致不同類型的擴展速率-溫度相關性。SCC表觀活化能在特定溫度區間不總是表現為常數，并且會受到測試方法、材料力學參數和載荷水平的影響。