核電關鍵材料的失效會造成十分嚴重的后果，以蒸汽發生器為例，國際上核電先進國家長期運行經驗表明，過去30多年來應力腐蝕開裂始終是蒸汽發生器管失效的主要原因。在國家973項目、國家重大科技專項和國家杰出青年基金的支持下，金屬所力學/化學研究組從2006年開始重點研究了冷加工、表面劃傷、水化學參數等對核電關鍵材料的應力腐蝕開裂機制的影響。

　　蒸汽發生器管在插管過程中不可避免地引入的表面劃傷已經導致實際電站中發生了應力腐蝕開裂，并引起人們的關注。表面劃傷可以加劇腐蝕，似乎是不爭的事實，因此人們往往忽略對劃傷的深入研究。通過在實驗室設計了模擬現場劃傷的裝置，在蒸汽發生器管690合金表面人為制作了與現場寬度和深度相近的表面劃傷，然后利用各種顯微觀察手段和應力腐蝕試驗研究，發現了在高溫高壓水中劃傷導致690合金發生應力腐蝕開裂的機制，研究結果應邀在戈登（GORDON）會議和美國愛達荷（Idaho）國家實驗室主辦的微納米定量研究應力腐蝕開裂的QMN2和QMN3會議上報告，得到國際同行的高度重視。

　　690合金具有較低的層錯能，在劃傷過程中，劃傷底部材料發生納米晶、機械孿晶和高密度位錯的梯度結構（見圖1）。由于劃傷尺寸很小，為了得到微小區域的材料的殘余應力，通過上海光源二維X射線探測儀，采用X 射線衍射德拜環分析方法，測量劃傷截面納米層內的殘余應力，發現劃傷后，劃傷底部的材料處于殘余壓應力狀態（見圖2）。有趣的是，現場和實驗室模擬試驗都出現了劃傷處的應力腐蝕開裂（見圖3）。說明，即使在殘余壓應力區，材料一樣可以發生應力腐蝕開裂。開裂的機制是：劃傷使690合金表面發生嚴重的冷加工，產生畸變的晶界、納米晶、機械孿晶和高密度位錯等微觀缺陷。在高溫高壓水中，由于690合金的這些微觀缺陷發生擇優腐蝕，產生的氧化物在缺陷處塞積，氧化物楔入在缺陷前端產生局部的拉應力，這個局部拉應力是690合金發生應力腐蝕開裂的主要原因。所以，常識認為的表面引入壓應力會抑制應力腐蝕開裂是不確切的。在某些環境/合金體系，即使在有殘余壓應力存在時，材料表面加工等局部缺陷的擇優腐蝕產物在缺陷前緣產生的局部楔形力會使材料發生應力腐蝕開裂。

　　表面機加工不僅決定了構件最初的服役表面狀態，對核電關鍵部件的長期安全運行有重要影響。為了控制不同的表面狀態，在實驗室對690合金進行了打磨、拋光不同表面處理，然后利用透射電鏡觀察近表面的結構，截面照片見圖4，可以發現，400號砂紙打磨后，690合金有470納米的變形層，即使是機械拋光，表面還留有140納米的變形層。只有電解拋光才能去除表面的冷加工層。

　　在核電一回路中，通常要通入一定量的溶解氫以消除溶解氧，降低材料的腐蝕。但是在補充注水時，有時會攜帶溶解氧；在某些死管段溶解氧很難消除。在二回路，一般溶解氧濃度會高于一回路。研究發現，當核電高溫高壓水中有溶解氧時，690合金發生Cr的擇優溶解，在表面生成貧Cr富Ni胞狀疏松的氧化物，保護較弱。高溫高壓水中溶解氧可以使690合金喪失高Cr優勢。并且在電解拋光的樣品上，發現690合金發生了沿晶腐蝕／沿晶應力腐蝕（見圖5）。即使是沒有表面冷加工、殘余應力、外加拉應力的情況下，高溫高壓水中的溶解氧就可以使690合金發生沿晶應力腐蝕裂紋萌生。根據上述結果提出殘余和外加的拉應力可以不是應力腐蝕裂紋萌生的必要條件。核電關鍵部件的表面加工和核電一、二回路運行水化學的嚴格控制是保障核電安全運行的重要參數。部分研究結果已經發表在腐蝕領域等重要學術期刊上（Electrochimica Acta, 56(2011)1781-1785；Corrosion Science，53(2011) 3623-3635；Corrosion Science，52(2010)927-932；金屬學報，47(7)(2011)823-852）。