重視核電用鋼的服役安全問題
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-03-04
鋼鐵材料廣泛應用于核電站中的關鍵部件，占核電機組部件采購成本的80%以上。我國正處于核電建設的高潮期。隨著我國最早建設的秦山和大亞灣核電站進入中老年期，核電用鋼的服役安全問題越來越引起高度關注。
鋼鐵材料廣泛應用于核電站中的關鍵部件，占核電機組部件采購成本的80%以上。我國正處于核電建設的高潮期。隨著我國最早建設的秦山和大亞灣核電站進入中老年期，核電用鋼的服役安全問題越來越引起高度關注。
（1）一回路主管道用鋼的熱老化脆化問題。
第2代壓水堆核電站的一回路壓力邊界的主管道、主泵殼、穩壓器噴嘴等許多部件都采用鑄造雙相（鐵素體-奧氏體）不銹鋼，該材料具有很好的強度和塑性的匹配、優良的焊接性和優異的抗應力腐蝕開裂性能。但是鐵素體的存在會使材料在運行溫度下長期服役后發生熱老化脆化，導致斷裂韌性下降。一回路主管道屬于不可更換部件，難以進行無損檢測。研究發現，長期熱老化處理后鑄造雙相不銹鋼中的鐵素體發生明顯硬化，材料的沖擊性能顯著下降。微觀組織觀察發現，鐵素體相在熱老化過程中發生了調幅分解，并析出了G相，導致材料的熱老化脆化；這種情況隨溫度和鐵素體含量的升高而加劇。北京科技大學提出了一種消除雙相不銹鋼低溫時效脆性的專利方法，能夠將熱老化導致的脆性消除掉，使材料的力學性能得到回復。
（2）奧氏體不銹鋼的應力腐蝕開裂問題。
早期的核電站一回路主管道采用18-8型奧氏體不銹鋼，其主要的失效方式是應力腐蝕破裂。主管道發生應力腐蝕破裂通常由于熱處理或焊接不當造成的組織敏化，微量氧和氯離子的局部富集以及焊接殘余應力或其它拉應力作用。20世紀70年代美國45座核電站的16600個管道焊接接頭中發現66起應力腐蝕裂紋。通過優化成分和生產工藝基本上可以避免應力腐蝕開裂的發生。這些措施包括?：降低碳含量來改善焊接性并減弱“敏化”的傾向，在奧氏體組織中形成少量的鐵素體相來抑制應力腐蝕，提高主管道的焊接要求和標準。
（3）復雜環境載荷下鋼部件的熱疲勞問題。
核電站在運行及啟停堆的過程中，金屬管道中的流體溫度會發生波動，可能導致管道部件發生熱疲勞，在材料表面形成裂紋，發展到后期會出現貫穿性裂紋。易發生熱疲勞的部件包括一回路管道中的波動管和噴淋管及異種鋼焊接接頭。早期對熱疲勞的嚴重性認識不足，所以熱疲勞引起的事故在全世界范圍內都發生過。目前主要采取加裝溫度監測裝置密切關注易發生熱分層部位的措施；并依靠核電站在運行中的經驗反饋來進行老化管理。
（4）壓力容器鋼的輻照脆化問題。
反應堆壓力容器是工作環境最苛刻的部件，要承受高溫、高壓、高輻照劑量的考驗，且終生不可更換。容器通常采用高韌性淬火回火低合金鐵素體鋼。中子輻照會使壓力容器鋼產生空位、孔洞、層錯和位錯環等晶體缺陷，造成材料的強度和硬度升高，韌性和塑性下降，可能導致部件的脆性斷裂。對此問題正在進行重點研究。
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