重視核電用鋼的服役安全問(wèn)題
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時(shí)間：2016-03-04
鋼鐵材料廣泛應(yīng)用于核電站中的關(guān)鍵部件，占核電機(jī)組部件采購(gòu)成本的80%以上。我國(guó)正處于核電建設(shè)的高潮期。隨著我國(guó)最早建設(shè)的秦山和大亞灣核電站進(jìn)入中老年期，核電用鋼的服役安全問(wèn)題越來(lái)越引起高度關(guān)注。
鋼鐵材料廣泛應(yīng)用于核電站中的關(guān)鍵部件，占核電機(jī)組部件采購(gòu)成本的80%以上。我國(guó)正處于核電建設(shè)的高潮期。隨著我國(guó)最早建設(shè)的秦山和大亞灣核電站進(jìn)入中老年期，核電用鋼的服役安全問(wèn)題越來(lái)越引起高度關(guān)注。
（1）一回路主管道用鋼的熱老化脆化問(wèn)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(wěn)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(qiáng)度和塑性的匹配、優(yōu)良的焊接性和優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能。但是鐵素體的存在會(huì)使材料在運(yùn)行溫度下長(zhǎng)期服役后發(fā)生熱老化脆化，導(dǎo)致斷裂韌性下降。一回路主管道屬于不可更換部件，難以進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期熱老化處理后鑄造雙相不銹鋼中的鐵素體發(fā)生明顯硬化，材料的沖擊性能顯著下降。微觀組織觀察發(fā)現(xiàn)，鐵素體相在熱老化過(guò)程中發(fā)生了調(diào)幅分解，并析出了G相，導(dǎo)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(xué)提出了一種消除雙相不銹鋼低溫時(shí)效脆性的專利方法，能夠?qū)崂匣瘜?dǎo)致的脆性消除掉，使材料的力學(xué)性能得到回復(fù)。
（2）奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂問(wèn)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(yīng)力腐蝕破裂。主管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂通常由于熱處理或焊接不當(dāng)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(yīng)力或其它拉應(yīng)力作用。20世紀(jì)70年代美國(guó)45座核電站的16600個(gè)管道焊接接頭中發(fā)現(xiàn)66起應(yīng)力腐蝕裂紋。通過(guò)優(yōu)化成分和生產(chǎn)工藝基本上可以避免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的發(fā)生。這些措施包括?：降低碳含量來(lái)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(lái)抑制應(yīng)力腐蝕，提高主管道的焊接要求和標(biāo)準(zhǔn)。
（3）復(fù)雜環(huán)境載荷下鋼部件的熱疲勞問(wèn)題。
核電站在運(yùn)行及啟停堆的過(guò)程中，金屬管道中的流體溫度會(huì)發(fā)生波動(dòng)，可能導(dǎo)致管道部件發(fā)生熱疲勞，在材料表面形成裂紋，發(fā)展到后期會(huì)出現(xiàn)貫穿性裂紋。易發(fā)生熱疲勞的部件包括一回路管道中的波動(dòng)管和噴淋管及異種鋼焊接接頭。早期對(duì)熱疲勞的嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足，所以熱疲勞引起的事故在全世界范圍內(nèi)都發(fā)生過(guò)。目前主要采取加裝溫度監(jiān)測(cè)裝置密切關(guān)注易發(fā)生熱分層部位的措施；并依靠核電站在運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)反饋來(lái)進(jìn)行老化管理。
（4）壓力容器鋼的輻照脆化問(wèn)題。
反應(yīng)堆壓力容器是工作環(huán)境最苛刻的部件，要承受高溫、高壓、高輻照劑量的考驗(yàn)，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(huì)使壓力容器鋼產(chǎn)生空位、孔洞、層錯(cuò)和位錯(cuò)環(huán)等晶體缺陷，造成材料的強(qiáng)度和硬度升高，韌性和塑性下降，可能導(dǎo)致部件的脆性斷裂。對(duì)此問(wèn)題正在進(jìn)行重點(diǎn)研究。
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