核电站一回路主管道材料热老化力学性能的预测概述

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1、核电站一回路主管道材料热老化力学性能的预测概述／杜康等·95·核电站一回路主管道材料热老化力学性能的预测概述杜康，王艳丽，刘刚，李时磊，吕绪明，王西涛(北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083)摘要从核电站一回路铸造奥氏体不锈钢热老化现象、热老化后力学性能变化趋势及力学性能预测流程等方面，对铸造奥氏体不锈钢热老化后冲击性能、拉伸性能、J_R曲线和断裂韧性力学性能预测的研究现状进行了综述。并对目前力学性能预测方法的不足提出自己的想法。关键词铸造奥氏体不锈钢力学性能热老化中图分类号：TGII5．5文献标识码：A

2、ReviewofEstimationforThermalAgingMechanicalPropertiesofMaterialUsedinPrimaryCoolantPipesofNuclearPowerPlantDUKang，WANGYanli，LIUGang，LIShilei，LUXuming，WANGXitao(StateKeyLaboratoryforAdvancedMetalsandMaterials，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083)A

3、bstractTheresearchstatusofthermalagingcastausteniticstainlesssteelscharpy-impactproperty，tensileproperty，J-Rcurves，fracturetoughnesspropertyestimationachievementsfromthechangestrendandpredictionprocessofthermalagingcastausteniticstainlesssteelsmechanicalpropertie

4、sarereviewed．Andtheopinionabouttheshortageofcurrentmechanicalestimationmethodisgiven．Keywordscastausteniticstainlesssteel，mechanicalproperty，thermalaging解形成富Ni的相、富Cr的a相，以及G相(富Ni富Si)的O引言析出和在铁素体／奥氏体相边界碳化物的析出、长大。研究核电站一回路主管道材料为铸造奥氏体不锈钢，其由奥发现热老化对奥氏体相影响很小，铁素体调幅分解形成a相氏体

5、和铁素体两相组成，铁素体含量在1O～20之间，由是铸造奥氏体不锈钢热脆化的主要机制。二代核电站设计于铁素体的存在，其具有优异的抗热裂纹、较高的强一韧性、耐寿命一般为3O～4O年，核电站主管道材料在服役温度腐蚀性能以及焊接性能。主管道服役温度(280330oC)下(280~330℃)下热老化现象发生得很缓慢，国外研究结果表铸造奥氏体不锈钢中的铁素体易遭受热老化，发生硬化和脆明在400℃加速热老化处理与实际服役温度下老化机理是化现象，造成主管道材料硬度增大，韧性降低，临界裂纹尺寸相同的I6川]，实验室采用加速热老化的方法(3

6、50~400℃)研减小，韧脆转变温度上升，增大了脆性断裂的概率，威胁核电究核电站主管道材料的热老化。根据Arrhenius方程[g，铸造奥氏体不锈钢在不同的站的安全运行[1]。压水堆核电站一回路主管道是防止核反老化温度(T1、丁2)老化不同时间(￡、tz)，达到相同老化程度应裂变产物外泄至安全壳的重要屏障“]。为了保证核电站所需老化时间与老化温度的关系为：安全运行，国内外对核电站主管道热老化材料的力学性能进t行了大量研究]。由热脆化引起的力学性能退化的评估，对_L—exp[Q1一)](1)铸造不锈钢组件在服役温度下预测延

7、长服役时间非常重要。式中：老化时间t、t分别对应老化温度T、Tz；Q为热老化激活能(kJ／mo1)；R为气体常数，0．008386kJ／(mol·K)。1一回路主管道材料热老化热老化现象是指铸造奥氏体不锈钢在服役温度(280~2铸造不锈钢铁素体含量330℃)-V，随服役时间延长其断裂韧性下降、硬度和脆性增自2O世纪7O年代开始国外对核电站一回路主管道材加的现象。ChungHM等[1]通过研究铸造不锈钢热老化，指料力学进行了大量研究，美国阿贡国家实验室Chopra等在出铸造奥氏体不锈钢的热老化机制为铁素体相发生调幅分总结分

8、析大量实验数据口卜”]的基础上研究了预测铸造奥氏*国家863计划项目(2012AA050901)杜康：男，1988年生，硕士生，主要从事热老化对核电站一回路主管道寿命的影响规律研究E-mail：duk2011@126．corn王艳丽：通讯作者，女，1964年生，教授，博士生导师，从事核电站材料老化、损伤机理的研究及其