316L奥氏体不锈钢用料 (SS) 具备着不错的测力功能和抗爱体育 功能,被多方面应该用于压水堆核电建设厂建设站一欠路总监道用料。症状堆正常由多家并接的环路包含,由SS管将每一位环路中的蒸气發生器和主降温剂泵衔接成封闭式管理回路开关,安装用到方式中不易规避要用到到SS缩管用料。缩管内外部经历冷工作工艺压延成型后都存在15%~35%之中的冷变行,且缩管各不相同部位零件冷变行限度不不规则[1]。大量實驗论述[2,3]反映,冷工作工艺316L SS在超高压变压器高压变压器自来水中易發生弯曲刚度爱体育 融化裂缝已过期,且弯曲刚度爱体育 龟裂扩张速率单位近年来冷工作工艺限度的提高而增多。在中国某核电建设厂建设站中的316LN SS缩管内外部被查重出沿晶弯曲刚度爱体育 龟裂[1]。核电建设厂建设站长们期运动游戏经验反映,弯曲刚度爱体育 融化裂缝是SS总监道用料的核心用料已过期手段,将导致长用时而又投入差异性的停堆和恢复,竟然引发核影响信息泄露等安全保障问题。

近30年前,国际大批科研光于易拉深的冶炼态316L SS在温度过高髙压海里的压力爱体育 磨痕映射动作,对冷制作态316L SS的科研也一般面对轧件拉深的实木板材[2],而光于核电建设厂站实践执行的316L SS金属管材,尤为是不锈钢弯头器官的科研却鲜有爱体育 稿件。不但,内部对SS在温度过高髙压海里的科研还一般分布在其阳极氧化膜[4]和电有机化学动作[5]等这方面,并且把U弯制样[6]或双悬臂梁制样[7]水浸泡在含温度过高强碱悬浊液的静态变量温度过高髙压釜中收获极端分子前提条件下的压力爱体育 磨痕映射动作。近年来里前,内部才发展SS物料在养成核电建设厂現場执行的温度过高髙压嵌套循环海里的压力爱体育 磨痕映射动作的科研[3,8-11]。

在压水堆核电厂站厂站个换料的周期内,使用的刚开始一劫路水里面的的硼锂密度很高,而在使用的后面的和停堆时硼锂密度正渐渐调低,硼锂液体将提升液体pH值为了危害建材剪切力应变爱体育 犯罪的方式[12]。而且,一劫路水的气温在启堆和停堆的时候海军中将从气温至325 ℃相互之间会导致,气温不错确认危害合金亚铁离子熔化分解、爱体育 电极电势、生物稳定性和裂尖钝化物熔化分解来危害磨痕加密犯罪的方式[13]。本实验性将确认交流电电极电势降 (DCPD) 网络原位检测紧奏型伸展 (CT) 制样磨痕大小的策略来研发核电厂站厂站真实使用的的316LN SS缩管在高温环境髙压反复水里面的的剪切力应变爱体育 磨痕加密犯罪的方式,研发硼锂液体和有差异气温对磨痕加密传输速度的危害。能够的紧密结合真实使用的工作的剪切力应变爱体育 磨痕加密大大数据不错为核电厂站厂站机器设备老旧化的管理和质保期风险评估供给主要的大大数据可以。

1 研究的方法

测试装修材料用国內某核电建设站部门经理道中的316LN SS弯头[1],其长度为355.6 mm,管厚为37~45.5 mm,见图1a。弯头的化学上因素 (质理总分,%)为：C 0.022,Si 0.44,Mn 1.85,P 0.029,Cr 17.56, Ni 12.32,Mo 2.63,S 0.003,Cu 0.21,V 0.086,Co 0.14,Nb 0.015,N 0.08,Fe留量。此弯头由冷会发生形变生产制作而成,之前未参与固溶处置,入乎部在基本情况的服现役进程中会发生剪切力爱体育 裂缝。理论依据ASTM-E399规范标准,在弯头内部组织很近纹裂的职位取12.5 mm厚的紧促拉伸弹簧 (1/2T CT) 试板,因此试板的纹裂笔直弯头径向由外向外扩容 (图1b),试板的基本厚度如图下图2下图。试板拐点付进的维氏强度约为242 HV0.5。Marin等[14]明确提出,奥氏体SS的维氏强度随冷生产制作数量的加强而提升。经过差别能知,本测试试板拐点付进的冷生产制作数量约为17%。

图1316LN SS不锈钢弯管和主体工程热塑试件材料制样示幼儿小班教案图 

图21/2T CT样品尺寸提醒图 

🐬在空调温度气流当中中灵活运用SFL-5-350身体疲倦机对CT样品访问三边形波展开身体疲倦预内裂实验设计,赢得时长约为1.5 mm的预内裂。中仅,访问三边形波的性能为：主要化承载力抗弯强度细胞因子Kmax=15 MPam1/2,承载力比 (最少负载/主要化负载) R=0.2,工作频率f=20 Hz。气流当中中预内裂开始和结束后,在样品的两边向南走内裂扩充导向各切深度1为5%样品尺寸的凹形。

CT试件装修装修材料波浪纹拓张试验室所室所英文在配有有室温油田力重复水体统的油田力釜内实施,试验室所室所英文配置的分享详情参考文献[15]。试件装修装修材料的波浪纹段长度由DCPD数据显示抓取软件机系统[3,10]实时监控抓取。试验室所室所英文中应用纯净水又或者硼锂硫酸铜液体 (1500 mg/L B+2.3 mg/L Li,当中硼锂硫酸铜液体由H3BO3和LiOHH2O调配而成。压水堆核电厂站蒸发剂中含氧量的最明显值应不突破0.1 mg/L,且SS装修装修材料在溶于氧环境下的弯曲刚度爱体育 过敏性极高[16],以至于本试验室所室所英文把握水罐中硫酸铜液体的溶于氧含量为0.1 mg/L。油田力釜内硫酸铜液体心理压力为15.6 MPa,当其温湿度达标310 ℃并比较稳定24 h后,先对CT试件装修装修材料按顺序跳转R为0.3,0.5和0.7,Kmax为20 MPam1/2,f为0.01 Hz的半圆波对其实施现浇混凝土爱体育 劳累波浪纹,最终得以较好地利于波浪纹从一般来说的穿晶劳累裂口经济形式 转型为弯曲刚度爱体育 裂口 (SCC) 经济形式 。之前,跳转梯型波实施弯曲刚度爱体育 波浪纹拓张试验室所室所英文,当中R为0.7,Kmax为20 MPam1/2,恒载精力为3 h,跳转和降载精力各为500 s。可以通过变动试验室所室所英文硫酸铜液体和试验室所室所英文温湿度 (270~330 ℃) 来论述硼锂硫酸铜液体和温湿度对316LN SS弯头装修装修材料弯曲刚度爱体育 波浪纹拓张形为的影晌。不相同阶段性的试验室所室所英文参数设置总计如表1如下图所示。

剪切力爱体育 實驗完毕后,先从CT试件材料测面切2.5 mm厚的颗粒状试件材料适用裂痕扩容路劲的定性探讨。将颗粒状试件材料用砂纸仔细打磨至2000#后,用粒级为1.5 μm的金刚石打磨膏做机制制造打磨,报告用MasterMet 2SiO2透明桌面液做人工机制打磨,而提高试件材料外观因机制制造膨胀构建的残渣应对力。主要包括装有网上背散射衍射 (EBSD) 測試设备的FEI XL30生态环境扫描仪网上体视电子显微镜 (SEM) 定性探讨裂痕扩容路劲简述付进的晶界类别、残渣应对力等宏观特征描述。将CT试件材料在大气中强度扯断,主要包括体式体视电子显微镜和SEM定性探讨其断口形貌。并环绕着裂痕扩容角度在坡面几次在线检测方法其剪切力爱体育 裂痕扩容的总时间,并对在线检测方法报告取平均水平值拥有事实剪切力爱体育 裂痕扩容总时间,中用校对DCPD设备的在线检测方法值。

 

2 最终与议论

2.1 炎热压力海里的爱体育 疲倦裂痕延伸

图3为316LN SS在温度高油田水面实行爱体育 困倦预划痕时的划痕总大小伴根据间发生改变的的等值线。在同一条时期中，内,划痕总大小和时候呈不错的规则化干系,详细证明试板划痕在爱体育 困倦时期中，安全突出,采用对某段时期中，内的的等值线求斜率不错得见相关的的划痕突出传输传输传输传输数率值。伴根据R从0.3先后变的0.5和0.7时,划痕总大小伴根据间发生改变的等值线变得更加越变越平缓,详细证明划痕突出传输传输传输传输数率越变越低。在CF#1时期中， (R=0.3),316LN SS划痕突出传输传输传输传输数率为1.3×10-6 mm/s;当R加剧至0.5时 (CF#2时期中，),划痕突出传输传输传输传输数率降落到6.4×10-7 mm/s,较前降底了50.8%;之后加剧R至0.7时 (CF#3时期中，),划痕突出传输传输传输传输数率进三步降为9.5×10-8 mm/s,较R为0.5时降底了85.2%。316LN SS在温度高油田水面的爱体育 困倦划痕突出传输传输传输传输数率伴根据R的加剧而重要降底,R为0.3时的划痕突出传输传输传输传输数率是R为0.7时的13.7倍。在其它状态不改变的事情下,的控制R不错缩小到SS爱体育 困倦划痕突出传输传输传输传输数率,最后延长至元器件的便用使用时间[10]。

图3316LN SS在温度高油田水 （310 ℃） 中爱体育 疲惫值裂口粗度能够间变现的曲线 

2.2 高温天气高电压水内的刚度爱体育 裂开拓展

2.2.1 硼锂硫酸铜液体对龟裂延伸数率的危害 历程爱体育 劳累预龟裂随后,对316LN SS添加长方形波做载荷爱体育 龟裂延伸实验室性,不同的分周期的实验室性水平和龟裂延伸数率导致测算如表1图示,龟裂直径随意间变身材线条美长为4图示。在SCC#1分周期 (310 ℃),身材线条美更平缓,表明成长期是载荷爱体育 龟裂萌芽历程,此时此刻龟裂延伸数率仅为2.1×10-8 mm/s,少于爱体育 劳累CF#3分周期的龟裂延伸数率 (9.5×10-8 mm/s)。约160 h后,身材线条美逐步看上去比较陡峭并呈蹭蹭蹭蹭,表明载荷爱体育 龟裂始于延伸并高于稳固性高延伸的状态下。龟裂延伸数率也先增大，自动上链的效率降低等不良情况的发生后稳固性高在2.0×10-7 mm/s,是成长期龟裂延伸数率的9.5倍。载荷爱体育 成长期现实存在龟裂萌芽分周期在论文中[17]有着通讯报道,龟裂将由爱体育 劳累穿晶散架模型逐步的转变为载荷爱体育 沿晶散架模型。将净水编辑为硼锂硫酸铜液体后 (SCC#2分周期),龟裂延伸身材线条美不会凸显的变,龟裂延伸数率为2.2×10-7 mm/s,和净水环境下龟裂延伸数率核心一样的。Andresen等[18]设计304SS在288 ℃气温高电压电自来底层的水面载荷爱体育 龟裂延伸时,将净水 (pH指标值=5.6) 根换为1000 mg/L B+1 mg/L Li硫酸铜液体 (pH指标值=6.54) 后,也表现龟裂延伸核心不会变。采用Duke Power公司的开拓的pHSC4企业平台可测算赢得,净水和1500 mg/L B+2.3 mg/L Li硫酸铜液体在310 ℃水平下的pH值分为为5.75和6.95。额外,Wang等[19]设计我认为当融掉氧质量质量浓度为100 mg/L时,Fe-Cr-Ni硬质合金钢钢在气温高电压电自来底层的水面的爱体育 电势约为0 V。由Fe-Cr-Ni硬质合金钢钢的Pourbaix图[20](图5) 能知,在融掉氧质量质量浓度为100 mg/L的310 ℃净自来底层的水面 (pH指标值5.75),Fe-Cr-Ni硬质合金钢钢将绘制NiFe2O4防氧化的膜,而将净水根换为硼锂硫酸铜液体 (pH指标值6.95) 后,防氧化的膜仍为NiFe2O4,因龟裂延伸数率不会凸显的变。

图4316LN SS在高的温度直流高压水 （270~310 ℃） 中内应力爱体育 裂痕间距随意间发生变化斜率 

图5 300 ℃下Ni在铁-铬-镍恩贝益管理体系中的Pourbaix图 

在330 ℃硼锂盐悬浊液中 (SCC#5环节),316LN SS的地应力应变爱体育 裂口加密浓度为2.5×10-7 mm/s。而在SCC#6环节,将硼锂盐悬浊液截取为纯完水要,裂口尺寸随时随地间變化身材曲线看上去会更加平缓 (图4),裂口加密浓度降为8.6×10-8 mm/s,比硼锂盐悬浊液中的裂口加密浓度降底了65.6%。此毛细现象与Tice等[12]对冷生产制作304SS的探索可是相同,在300 ℃纯净水 (pH参考值5.70) 中的裂口加密浓度比在2 mg/L Li盐悬浊液 (pH参考值7.22) 中的裂口加密浓度低35.7%。在330 ℃标准下,纯净水和1500 mg/L B+2.3 mg/L Li盐悬浊液的pH值分别为为5.90和7.28。而由Pourbaix图 (图5) 推测,Fe-Cr-Ni不锈钢中的Ni在电极电位约为0 V,pH值约为7.2时,就掉进了建在NiFe2O4和NiO两相不平衡量网上营销,而NiO的保護性达不到NiFe2O4的[21],为此316LN SS在330 ℃硼锂盐悬浊液中的耐蚀性达不到纯净水标准下的,形成地应力应变爱体育 裂口加密浓度比较大的。综合上面的说明,硼锂盐悬浊液对SS在高温天气油田自来水中的裂口加密浓度还有一个定的危害,其危害状态与盐悬浊液在特殊温暖下的pH值有关系。

2.2.2 水溶液温度表对裂口发展传输速率的影晌

 

在SCC#2~SCC#5过程,分辨论述了有差异稀硫酸温湿度对316LN SS的压力爱体育 裂缝拓张时延的直接影响。由图4得知,温湿度的波动使人裂缝大小中途间波动直线伴随发生了波动,且在某类温湿度必备条件下直线斜率长期保持平衡稳定性高,说明怎么写裂缝稳定性高拓张。裂缝拓张时延随温湿度的波动的关系如6如下图所示,裂缝拓张时延伴随温湿度的增高而单调无趣添加;温湿度从270 ℃添加至330 ℃时,裂缝拓张时延添加了1.7倍。

图6溶剂温湿度 （270~310 ℃） 对316LN SS载荷爱体育 裂口括展频率的危害 

Andresen等[13]系统阐述奥氏体SS在炎热环境油田水里面的应力应变比爱体育 内裂加密攻击活动适用滑移-钝化的建模。内裂加密时要裂尖漏出的金属材料材料被钝化的,在应力应变比或化工媒介的功用下晶界随近钝化的膜崩裂,然后呢晶界融掉使内裂向上扎实推进,下列方式持续从复。平均温度就可能经过的影响到金属材料材料正离子融掉、爱体育 电势差、化工平衡点和裂尖钝化的物融掉来的影响到内裂加密攻击活动。奥氏体SS在炎热环境油田水里面的内裂加密就是一个热激话的方式,其表观激话能 (Eaae) 就可能经过下式折算受到[22]：

中仅,Eaae为表观激活开通能,R为摩尔汽体常数,T1和T2为相对湿度,CGR1和CGR2区分为坯料在T1和T2湿度具体条件下的裂口扩容频率单位。SCC#2~SCC#3时期,湿度由310 ℃降为270 ℃会使裂口扩容频率单位由2.2×10-7 mm/s降为9.1×10-8 mm/s,较低了58.6%。采用式 (1) 求得对应的Eaae为56.5 kJ/mol,和Du等[9]才能得见的30%冷手工工艺316L SS在湿度为200~325 ℃范围时的Eaae (57.3 kJ/mol) 相完全同步。当湿度从270 ℃(SCC#3时期) 上升至290 ℃ (SCC#4时期) 时,裂口扩容频率单位些许提升至9.9×10-8 mm/s,算对应的Eaae仅为11.7 kJ/mol。坯料在持续炎热作业压力河里的使用科学科学试验经历将会会对裂口扩容频率单位存在导致[17]。Eaae很低将会与湿度先从持续炎热作业 (330 ℃) 不断较低为270 ℃再上升至290 ℃的使用科学科学试验操作过程有关于。Zhu等[15]深入分析316L热导致区时,使湿度先从340 ℃较低到260 ℃再上升至280 ℃,回温后裂口扩容频率单位越来越严重地较低。SCC#5~SCC#6时期,湿度由290 ℃上升至330 ℃,裂口扩容频率单位由9.9×10-8 mm/s提升至2.5×10-7 mm/s,求得对应的Eaae为64 kJ/mol,这和Andresen等[23]才能得见的20%冷手工工艺316SS在288~ 340 ℃溶氢持续炎热作业压力一般的水都能力爱体育 裂口扩容的Eaae (64.2 kJ/mol) 相完全同步。对本使用科学科学试验在270~330 ℃湿度范围的4个裂口扩容频率单位的数据分析点使用曲线拟合,得见316LN SS缩管坯料在持续炎热作业压力一般的水都能力爱体育 破裂的Eaae为52 kJ/mol,这和Du等[9]及Andresen等[23]对20%~30%冷手工工艺316L SS的深入分析结杲相同。

2.3 试件断口观查

316LN SS试件材料在新鲜空气当中中折断后用体式电子显微镜对横截面去了解,后果表明见图7。后果表明表明,新鲜空气当中中劳累预裂开、水底爱体育 劳累预裂开、水底承载力爱体育 裂开扩张3个分的时候对照的横截面形貌和颜色图片有區別,行被区分处理成功。预裂开分的时候的横截面日趋高低不平,而承载力爱体育 裂开扩张分的时候的横截面日趋低质,每次分的时候对照的横截面前端都很笔直。用SEM对横截面进一次了解 (图8),见到水底爱体育 劳累预裂开分的时候横截面为穿晶裂开;当初始化模式切换由三角形波切换成梯型波后,裂开由穿晶裂开慢慢向沿晶裂开转移 (图8b),对照图4中SCC#1初裂开扩张缓缓的分的时候。承载力爱体育 断口表现出冰糖状花形 (图8c),是典范的沿晶裂开形貌。对承载力爱体育 裂开方面沿圆裂开扩张方法曾多次 (39次) 校正裂开扩张直径,最后一个取最低值值,获得316LN SS经约2047 h高热高压变压器水承载力爱体育 检测后裂开扩张直径为0.981 mm。

 

图7 316LN SS經過高温度各类高压水 （270~310 ℃） 地应力爱体育 实验设计随后样品管理断口的外部经济形貌 

图8316LN SS历经温度高电压水 （270~310 ℃） 承载力爱体育 实验报告后续样板断口的SEM像 

图9316LN SS经历过高温天气低压水 （270~310 ℃） 压力爱体育 实验英文在这之后土样内裂扩容绝对路径的SEM测量 

图10316LN SS途经中高温直流高压水 （270~310 ℃） 承载力爱体育 实验性此后刮痕扩容方向的EBSD观察 

对从CT钢材拉伸试验拿下的团状样件打磨后,实施SEM的背散射电商像 (图9) 具体具体概述,可以说开始波浪纹初始化路线相比而又平直,相当于爱体育 疲劳过度周期的沿晶裂缝策略;以后波浪纹初始化路线现身分叉,波浪纹坎坷地往右边初始化,因此有较多的分次波浪纹,为沿晶承载力爱体育 裂缝。波浪纹初始化路线具体具体概述和横截面检测 (图8) 的可是相统一。方便逐步一个脚印具体具体概述波浪纹初始化路线付进的晶界区域中划分特殊性、金属材质晶体大小大小大小价值价值趋向和稳定度应对等微观粒子特殊性,对样件挨着裂尖关键部位的区域中 (图10a) 实施EBSD具体具体概述。图10b中不一本色的拟合线条美拟合代替英文不一的晶界,中间浅翠绿色拟合线条美拟合代替英文5°~15°小方面晶界,翠绿色拟合线条美拟合代替英文15°~180°大方面晶界,朱红色拟合线条美拟合代替英文连接起来位址点阵 (CSL) 晶界。搭配图10a和b具体具体概述可以知道,波浪纹仅正沿大方面晶界持续初始化,在CSL晶界处没见波浪纹。之所以大方面晶界有较高的能量转换,而CSL晶界是编排有序性的低能晶界,有出色的抗沿晶承载力爱体育 的性能[24]。核心思想差不多价值价值趋向差 (KAM) 是金属材质晶体大小大小大小里面的某一些点及其邻近的点互相价值价值趋向差的差不多值,KAM值越大介绍材料里面的一定位址的稳定度应对越大。KAM该图 (图10c) 金属材质晶体大小大小大小里面的翠绿色较多,而晶界处浅翠绿色和茶色更加低效,反映金属材质晶体大小大小大小里面的的KAM值少于晶界处的KAM值,之所以晶界处的稳定度应对超过金属材质晶体大小大小大小里面的的稳定度应对。316LN SS在温度高高压电水底造成沿晶承载力爱体育 裂缝和晶界处会出现较高的稳定度应对关以。

3 理论依据

(1) 316LN SS弯头在耐高温直流电水面享有较高的剪切力爱体育 神经准确性的。

(2) 316LN SS在高热进行高压水内的能力爱体育 龟裂拓张传输速率随着时间推移的体温的增大而增函数增大;在270~330 ℃的体温区域内的龟裂拓张Eaae为52 kJ/mol。

☂(3) 硼锂饱和硫酸铜溶液对316LN SS在室内温度高高压低压清水中磨痕加密时延有一个定的会直接影响,其会直接影响的情况和饱和硫酸铜溶液在不同室内温度下的pH值有关的信息。

(4) 弯曲应力爱体育 断口为常见的沿晶破裂形貌,且裂缝拓展绝对路径仅沿圆大的视角晶界,会沿圆CSL晶界,同一检测到海量的分批裂缝。