镍基合金6690换热管应力腐蚀试验研究

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1、鎳基合金6690换热管应力腐蚀试验研究马小明，陈城（华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640）摘要：为检验核电蒸汽发生器换热管管材应力腐蚀开裂（SCC）敏感性，将此管材制成C型环试样，施加不同的环向应力，按ASTM标准在沸腾氯化镁溶液（沸点155°C）中进行加速SCC试验來表征此管材的应力腐蚀行为，并计算C型环平均腐蚀速率。最后対换热管耐蚀性能进行综合评价。关键词：镰基合金；C型环；应力腐蚀开裂（SCC）:腐蚀速率ExperimentalInvestigationonSCCBehaviou

2、rofNickelBaseAlloy6690HeatExchangeTubesMAXiao-ming,CHENCheng（SouthChinaUniversityofTechnology,SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,Guangzhou510640,China）Abstract:ToinspectSCCsusceptibilityofheatexchangertubesofsteamgenerator,anacceleratedSCCtestha

3、sbeenpresented.Firstly,InvestigatormakethetubeintoC-ringsamplesandthencalibratetheirdifferentcircumfereneestress;SecondlyjnvestigatorimmerseC-ringsamplesintoboilingmagnesiumchloridesolutionrefertoASTMstandardstoinvestigateSCCbehaviorofthetubes.Themagnes

4、iumchloridesolutionboilingpointis155°C.ThenaveragecorrosionrateofC-ringsampleswerecalculated;Finally,corrosionresistanceofheatexchangertubeswereevaluated.Keywords:Nickelbasealloy;Oring;SCC;Corrosionrate.0引言蒸汽发生器换热管是核电站的关键材料，蒸汽发生器是产生蒸汽的设备，又是隔离一、二回路的核心设备⑴

5、。它在服役过程中的介质为堆心冷却剂和除离子水蒸汽。管子若存在残余应力，在腐蚀介质和应力的联合作用发生SCCo管子开裂使一、二回路发生泄銘，造成严重的核泄漏事故。为探索蒸汽发生器管子SCC的敏感性，作者选择未用的N6690材质管子展开了SCC试验研究。1SCC的条件与机理see是金属材料在拉应力条件和特定的腐蚀介质环境协同作用下，出现的低于其强度极限的脆性开裂⑵。构成SCC需要具备三个条件：（1）特定的材料，SCC—般发生在构件材料表面能形成良好的保护膜所处的环境中，当保护膜在应力及腐蚀作用下局部遭到破

6、坏，材料开裂过程才得以进行；（2）足够的拉伸应力，产生SCC的应力是静应力，且一般是低于材料屈服强度的拉应力，应力越大发生开裂所需的时间越短；（3）特定的腐蚀坏境，对一定的结构材料，SCC只发生在特定的腐蚀介质中。如黄铜在含氨的气氛中极易发生SCC,而在氯化物溶液中则无此敏感性。而奥氏体不锈钢在氯化物溶液中容易发生SCC,而在含氨的气氛中则不发生。see的过程可以分为三个阶段：第一阶段为腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段，称之为潜伏期或诱导期。只有金属表面的保护膜局部破坏后才能萌生裂纹，膜的局部破坏与金属表面存

7、在的位错露头、晶界、相界等微观缺陷有关。膜破后，露出了活化金属表面，形成了小阳极•大阴极的电池，从而使活化金属表面高速溶解，与此同吋，金属表血又在不断地形成新膜。由于局部活化金属表面的高速溶解，金属表面会产生微观缺口，当有外力作用时，其中较大的缺口会再次开裂而成为SCC的开裂源。第二阶段为裂纹扩展阶段，应力集中的裂纹尖端发生塑性变形，滑移台阶露出金属表面，裂尖膜破裂，裂尖活化溶解，表面重新形成保护膜。上述过程的连续重复致使裂纹不断扩展。第三阶段是失稳纯力学的裂纹扩展阶段及破裂期,本阶段金属的断裂呈现金

8、属力学破坏的特征。第-阶段约在破裂总吋问的90%［铁2SCC试样2.1换热管试样的性能试验选用SB-163UNSN06690W基合金换热管管子，如图仁其尺寸见表1,换热管的化学成分见表2,其最大屈服强度为380MPao图1管试样图2应力腐蚀试验装置Fig.1SamplestubeFig.2TheSCCtestassembly表1换热管尺寸(mm)Table1Dimensionofsamplestube(mm)项目长度外径内径壁厚备注根管151.018.9