论文部分内容阅读
应力腐蚀破裂(stress corrosion cracking,SCC)是核电站常温水池不锈钢覆面泄露失效的主要原因之一。本工作采用化学浸泡法研究核电厂常温水池覆面用不锈钢在多种环境下的应力腐蚀破裂行为。研究对象为二代核电站常用的304L/ER316L奥氏体不锈钢焊接板与三代核电站使用的S32101/ER2209双相不锈钢焊接板的母材与焊接接头,共四种材料,重点是相对敏感性。试样类型包括受力不同的三种:U型弯曲试样、双梁试样以及三点弯曲试样。试验环境包括四类,其中三类试验温度接近常温服役的环境:主要成分为5mol/L H2S04+0.5mol/L NaCl的含氯硫酸溶液、主要成分为3mol/L Cl-+X mol/L H+的酸性氯化钠溶液以及主要成分为饱和硼酸+0.5mol/L H+X mol/L Cl-的模拟服役环境溶液,其试验温度有20℃、40℃和60℃,另一类是不锈钢SCC常规检测用143℃的42%沸腾氯化镁溶液。主要研究内容和结果如下:1、采用U型弯曲试样浸泡试验和双梁试样浸泡试验研究四种材料在沸腾氯化镁溶液中的SCC行为。结果表明:母材304L、S32101以及焊接接头S32101/ER2209发生穿晶SCC,而焊接接头304L/ER316在热影响区发生沿晶+穿晶的混合型SCC;四种试样对SCC的敏感性从高到低排序为304L/ER316L>304L>S32101/ER2209>S32101;焊接接头304L/ER316L各区域对SCC的敏感性从高到低排序为热影响区>母材金属>焊缝金属,而焊接接头S32101/ER2209的排序为熔合线>热影响区>母材金属>焊缝金属;焊接接头S32101/ER2209的SCC抗力对应力的敏感性高于焊接接头304L/ER316L;焊接接头304L/ER316L各区域的SCC抗力对应力的敏感性从高到低排序为:母材金属>热影响区>焊缝金属。四种材料在沸腾氯化镁溶液中的SCC敏感性显著高于其它三类环境。2、采用U型弯曲试样浸泡试验研究四种材料在含氯硫酸溶液中的SCC行为。结果表明:在含氯硫酸溶液中,母材304L与焊接接头304L/ER316L发生穿晶SCC,并且对SCC的敏感性随着温度的升高而升高,304L/ER316L各区域中对SCC最敏感的是热影响区;母材S32101与焊接接头S32101/ER2209只发生均匀腐蚀,焊缝金属的耐蚀性能优于母材金属,并且耐蚀能力随着温度的升高而降低,没有发生SCC。3、采用U型弯曲试样浸泡试验研究四种材料在酸性氯化钠溶液中的SCC行为。结果表明:在酸性氯化钠溶液中,母材304L、S32101以及焊接接头304L/ER316L、S32101/ER2209四种试样均没有发生SCC,仅发生均匀腐蚀,并且耐蚀能力随着温度的升高而降低,其中S32101/ER2209的焊缝金属耐蚀能力优于母材金属。4、采用U型弯曲试样以及三点弯曲试样的浸泡试验研究四种材料在模拟溶液中的SCC行为。结果表明:在模拟溶液中,焊接接头304L/ER316L与S32101/ER2209发生穿晶SCC,并且对SCC的敏感性随着温度的升高而升高;母材304L与S32101发生均匀腐蚀,并且耐蚀能力随着温度的升高而升高;焊接接头S32101/ER2209对SCC的敏感性随着所受应力的增大而增大;焊接接头S32101/ER2209对SCC的敏感性高于304L/ER316L。