發(fā)布時間：2021-11-21 17:10

　　針對核電廠核島關(guān)鍵設(shè)備的主要腐蝕失效模式以及實驗室模擬試驗的關(guān)鍵難點問題,自主設(shè)計并研制了系列在模擬核電高溫高壓水環(huán)境中開展材料多種腐蝕損傷試驗的關(guān)鍵測試裝備和原位測試技術(shù),用于材料腐蝕損傷試驗研究和安全評價。設(shè)計并研制了在嚴(yán)格模擬核電站高溫高壓水化學(xué)環(huán)境中,材料在加載條件下的光學(xué)、光譜、聲發(fā)射、電化學(xué)、裂紋擴展、應(yīng)變等原位腐蝕損傷模擬裝備和測試技術(shù);設(shè)計并研制了核電高溫高壓水中劃傷再鈍化暫態(tài)電化學(xué)測試設(shè)備,用于快速評價材料應(yīng)力腐蝕敏感性,使評價時間從以年和月為單位縮短到以天為單位;研制了在模擬核電高溫高壓水中材料的腐蝕電化學(xué)、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕磨損、縫隙腐蝕、輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕等多種腐蝕失效行為的模擬設(shè)備與原位測試技術(shù)。這些測試技術(shù)形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)。利用這些新裝備和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗并獲得了大量數(shù)據(jù)規(guī)律,成功用于解決我國核電站的設(shè)計、建造與運行中核電材料的數(shù)據(jù)規(guī)律缺失、核電站運行許可證延續(xù)、服役安全評價問題。最后提出了核電材料與裝備腐蝕領(lǐng)域的發(fā)展趨勢與未來值得重視的10方面課題。 

【文章來源】：中國材料進(jìn)展. 2020,39(Z1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

核電高溫高壓水中加載條件下進(jìn)行原位光學(xué)觀察、光譜成分分析的測試裝備

作者團(tuán)隊研制了高溫高壓水中材料腐蝕損傷的AE原位測試設(shè)備，可同時實現(xiàn)電化學(xué)測試、AE監(jiān)測、光學(xué)觀察3種測試技術(shù)的原位聯(lián)合測試，且三者互不干擾，實現(xiàn)了從多角度研究材料的腐蝕行為與特征。利用該設(shè)備監(jiān)測了模擬核電高溫高壓B/Li水中材料的開裂過程(圖2):高幅AE信號對應(yīng)裂紋擴展過程，低幅AE信號對應(yīng)塑性變形過程;隨應(yīng)力強度因子的增加，AE信號數(shù)量增多，高應(yīng)力強度因子條件下AE信號有時呈“階躍”式增加。建立了原位AE信號與核級不銹鋼高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕開裂過程的對應(yīng)關(guān)系[19-22]，實現(xiàn)了對核電高溫高壓水中材料應(yīng)力腐蝕開裂過程直接原位在線監(jiān)測。在核電高溫高壓水中，極難在線精確測量高壓釜中疲勞樣品的變形量。研制了測試疲勞試樣標(biāo)距段應(yīng)變的LVDT及應(yīng)變原位在線監(jiān)測技術(shù)，利用該技術(shù)的腐蝕疲勞測試系統(tǒng)能夠在400℃、25 MPa以下高溫高壓水中長期穩(wěn)定工作，對不同形狀與尺寸的樣品成功實現(xiàn)了核電高溫高壓水中腐蝕疲勞期間試樣標(biāo)距段應(yīng)變的原位在線精確測量并形成了測試評價標(biāo)準(zhǔn)[23-27]。

自主研制了模擬核電材料在高溫高壓水中的劃傷再鈍化測試設(shè)備(圖3)，包括可精確模擬水化學(xué)環(huán)境的高溫高壓水循環(huán)回路、高溫高壓水中原位單道和多道快速劃傷電極系統(tǒng)。通過壓力平衡設(shè)計和特殊機械密封解決了快速運動軸的內(nèi)外壓力平衡和動密封難題。通過釜外氣動裝置與釜內(nèi)劃頭相連，實現(xiàn)了在模擬核電高溫高壓水中樣品表面4 m/s的快速劃傷及劃傷暫態(tài)電流的快速測量(圖4b)。通過在快速運動軸和外部氣缸活塞連桿的連接處設(shè)有磁鋼，配合霍爾傳感器和精密計時器實現(xiàn)快速運動軸的運動時間精確測量。實現(xiàn)了金屬材料表面膜在高溫高壓水中的原位單道和多道快速劃傷、試樣表面劃傷位置重新成膜過程中暫態(tài)電化學(xué)信號的快速采集和記錄[38,39]。在此基礎(chǔ)上，建立了原位劃傷再鈍化測試標(biāo)準(zhǔn)[40]。圖4 國外在300℃靜態(tài)高溫水中測試的劃傷再鈍化電流，不能反映真實的再鈍化行為，難以用于評定材料開裂敏感性(a)[15];該設(shè)備測量的劃傷再鈍化電流(b)[38]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3509903