核電一回路管道用雙相不銹鋼組織與性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鑄造雙相(奧氏體-鐵素體)不銹鋼因兼具有奧氏體鋼和鐵素體鋼的優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于制作核電站壓水堆-回路主冷卻劑管道、閥體和冷卻泵等壓力邊界部件。但是在反應(yīng)堆冷卻劑運(yùn)行溫度(一般范圍為288-327℃)下長期工作,鑄造雙相不銹鋼會產(chǎn)生熱老化脆化,并且隨著熱老化脆化程度的增加,會引起壓力邊界部件的臨界裂紋尺寸會下降,進(jìn)而威脅-回路壓力邊界的完整性和核電站的安全運(yùn)行。因此,為了清楚了解鑄造雙相不銹鋼的熱老化機(jī)理,并根據(jù)老化機(jī)理對核電站正常運(yùn)營提供指

2、導(dǎo),來延長核電站壽命以及提高電站經(jīng)濟(jì)效益,有必要對鑄造雙相不銹鋼長時(shí)間熱老化后的機(jī)理進(jìn)行研究。
   本文通過金相顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、拉伸試驗(yàn)、夏比沖擊試驗(yàn)以及韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測定等方法,分別對400℃加速熱老化不同時(shí)長的國產(chǎn)及法國產(chǎn)Z3CN20-09M鑄造雙相不銹鋼的組織結(jié)構(gòu)、室溫和高溫力學(xué)性能、韌脆轉(zhuǎn)變溫度及斷裂機(jī)理進(jìn)行了研究,主要結(jié)果如下:
   兩種鋼原始態(tài)顯微組織均為奧氏體基體上分布著不連續(xù)的島狀鐵素體,

3、鐵素體的主要形態(tài)為花邊狀和條帶狀,且熱老化時(shí)長對鐵素體的形態(tài)沒有明顯影響。熱老化初期,奧氏體基體上有大量位錯和纏結(jié)以及高密度的層錯,但隨熱老化時(shí)間的延長,基體中的位錯纏結(jié)程度明顯減減輕,層錯數(shù)量大大減少,并且在位錯、相界及晶界上出現(xiàn)了析出物。
   取樣位置對國產(chǎn)鑄造雙相不銹鋼室溫及高溫拉伸性能沒有顯著影響,而對法國產(chǎn)鑄造雙相不銹鋼室溫及高溫拉伸強(qiáng)度有顯著影響。熱老化時(shí)間對國產(chǎn)鋼管的室溫強(qiáng)塑性及高溫抗拉強(qiáng)度和塑性影響顯著,長時(shí)間

4、熱老化對法國鋼管室溫強(qiáng)度及高溫強(qiáng)塑性有顯著影響。兩種鋼室溫及高溫拉伸形變強(qiáng)化均可分為3個階段,屈服形變強(qiáng)化階段n1、前均勻形變強(qiáng)化階段n2、后均勻形變強(qiáng)化階段n3,且形變硬化指數(shù)n1   在相同的熱老化狀態(tài)下,法國產(chǎn)鋼的沖擊性能略優(yōu)于國產(chǎn)鋼,且兩種鋼的沖擊能量指標(biāo)均隨著熱老化時(shí)間的延長而下降。取樣位置對沖擊特性值沒有顯著的影響;熱老化時(shí)間對國產(chǎn)及法國產(chǎn)鋼Wm、Wi和Wa以及Wt有顯著影響。相同熱老化時(shí)長下法國產(chǎn)鋼

5、的韌脆轉(zhuǎn)折溫度要低于國產(chǎn)鋼,并且兩種鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度均隨熱老化時(shí)間的延長而升高。
   兩種鋼的室溫和高溫拉伸斷裂機(jī)理為微孔聚集型斷裂,隨熱老化時(shí)間的延長,韌窩由大變小,由深變淺。原始態(tài)與經(jīng)100h和300h熱老化后,兩種鋼沖擊微觀斷裂機(jī)理為微孔聚集型韌性斷裂;熱老化1000h后斷口部分區(qū)域可見撕裂棱和沿奧氏體-鐵素體相界斷裂的特征;熱老化3000h后部分區(qū)域有沿鐵素體解理斷裂的河流花樣;熱老化10000h后斷口解理斷裂特征更加

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