热老化对核级316LN锻造控氮奥氏体不锈钢微观组织及性能的影响.pdf

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1、第37卷第5期燕山大学学报VO1．37NO．52013年9月JournalofYanshanUniversitySept．2013文章编号：1007-791X(2013)05-0385—04热老化对核级316LN锻造控氮奥氏体不锈钢微观组织及·I生台邕的影响王明家’，马千，李景丽，张勇，王艳，陈雷(1．燕山大学亚稳材料制备技术与抖学国家重点实验室，河北秦皇岛066004；2．燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心，河北秦皇岛066004)摘要：研究了热老化对核级316LN锻造奥氏体不锈钢的位错组态、电阻率及显微硬度的影响规律。结果表明，随着热老化的进行，奥

2、氏体基体中位错密度总体下降，而始于晶界向晶内延伸的扩展位错数量增多且宽度变窄，其中，固溶态的扩展位错宽度约为1．0】，热老化5000h后约为0．2m。分析认为，碳原子在晶界及其附近微区的偏聚是引起位错亚结构变化的主要原因：电阻率随热老化时间的延长、检测温度的升高而增大，且热老化5000h后电阻率随温度的增长速率高于固溶态；晶内和晶界处的显微硬度值随热老化的进行均有所升高，二者之间显微硬度的差值逐渐增加。关键词：锻造316LN；热老化；位错组态；电阻率；显微硬度中图分类号：TG142．71文献标识码：ADOI：10．3969~．issn．1007—791X．2013

3、．05．002境失效预防及控制是非常不利的。由此可见，锻造0引言316LN不锈钢的热老化问题是国内外亟待研究的压水堆核电站(PWR)主管道是核反应堆一回理论和工程问题。本文针对锻造316LN控氮不锈路中连接压力容器、蒸发器、稳压器和主泵之间的钢热老化处理后组织性能的变化规律展开研究工管道系统，管道内输送高温、高压并带有放射性的作，目的是为锻造奥氏体不锈钢主管道服役过程中反应堆冷却剂，是核岛的最关键部件之一，对反应的老化管理和安全可靠性评估提供参考。堆正常安全运行具有举足轻重的作用Ⅲ。不锈钢主管道在290-350~C的使用温度范围长期服役，其组1试验材料与试验方法织

4、和性能会发生环境退化，断裂韧性下降，应力腐试验用316LN不锈钢采用真空感应炉熔炼后蚀开裂敏感性相应增加，不锈钢材料发生热老化现铸锭，再经电渣重熔精炼而成，化学成份见表1。象，对核电系统的安全性造成不利影响[2-5]o国内电渣重熔钢锭经1180℃加热保温后锻造成40外有关主管道材料热老化问题的研究主要集中在mmx40rain方形试验料，取样后再经1050℃保第2代核电主管道使用的Z3CN20—09M等铸造奥温4h固溶处理。热老化试验温度为350℃，老化氏体不锈钢范畴，明确揭示了铁素体分解促进老化时间分别为0h(固溶态)、100h、300h、1000的机理。，第3代

5、核电AP1000机组主管道是由h、3000h和5000h。超低碳控氮奥氏体不锈钢316LN整体锻造而成，通过合金成份的恰当匹配和控制热锻工艺消除了表1316LN不锈钢的化学成份(质量分数)铁素体相[11-12]对减轻热老化问题非常有利，但到Tab．1Chemicalcompositionof316LNstainlesssteel(mass目前为止，第3代主管道用锻造控氮奥氏体不锈钢fraction)％材料热老化倾向的研究工作尚未见报道，这对于我化学成分CSiCrNiMoMnNFe含量0．O2O．6516．4911．482．510．960．128余量国大力发展第3代

6、核电技术，特别是主管道设备环收稿日期：2013—05·05基金项目：国家自然科学基金资助项目(51071136)作者简介：王明家(1960一)，男，黑龙江庆安人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为大型铸锻件材料及工艺技术研究Email：mingka@ysu．edu．cn。388燕山大学学报2O132．3显微硬度分析参考文献图5为热老化时间对试样晶粒内部和晶界区[1]丁亚军，周全福，何忠良．轻水堆核电厂长寿命的若干关键问域显微硬度的影响规律。由图可知，晶内和晶界处题[J1．核电工程与技术，2000，13(2)：19—27．的显微硬度值随着热老化时间的延长均呈增长

7、趋[2]MengFanjiang，LuZhanpeng，ShojiTetsuo，eta1．．Stresscorrosion势，但晶界处显微硬度的增长速率大于晶内，即随crackingofuni—directionallycoldworked316NGstainlesssteelin着热老化时间的延长，晶界处与晶内的显微硬度的simulatedPWRprimarywaterwithvariousdissolvedhydrogenconcentrationsⅢ．CorrosionScience，2011，53(8)：2558—2565．差值越来越大。固溶态材料晶内与晶

8、界处的显微