國產(chǎn)A508-3鋼中子輻照脆化效應(yīng)研究.pdf

1、反應(yīng)堆壓力容器的運行條件非常惡劣，除了承受高溫、高壓、流體沖刷、腐蝕等作用外，強烈的中子輻照使材料的性能不斷惡化，特別是大多數(shù)水冷動力堆的壓力容器采用低合金鐵素體鋼制成，這類材料具有明顯的低溫脆性，經(jīng)受中子輻照后產(chǎn)生脆化效應(yīng)，韌性降低，如果運行溫度、壓力超過限制條件，很容易誘發(fā)突然斷裂的危險，產(chǎn)生爆發(fā)性的災(zāi)難事故。所以壓力容器材料的機械性能不僅是建造時的主要設(shè)計參數(shù)，也是在役輻照監(jiān)督的重要考核指標(biāo)。 本文采用國產(chǎn)A508-3鋼材

2、料試樣，在反應(yīng)堆內(nèi)進行了輻照試驗，輻照溫度控制在240℃±10℃，中子注量1.55×1019n/cm2。對輻照前和輻照后的A508-3鋼進行拉伸試驗，測量強度指標(biāo)(屈服強度σ0.2和拉伸強度σb)和塑性指標(biāo)(總延伸率δ和斷面收縮率ψ)，評價中子輻照產(chǎn)生的強化效應(yīng)。用Charpy-V型缺口試樣進行沖擊試驗，測量輻照前和輻照后的A508-3鋼在不同溫度的沖擊韌性，得到不同狀態(tài)下的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度和上平臺能量，確定出中子輻照引起的轉(zhuǎn)變溫度升高和

3、上平臺能量的降低大小，評價中子輻照產(chǎn)生的脆化效應(yīng)程度。采用W形狀的試樣進行斷裂韌性試驗，測量輻照前和輻照后的A508-3鋼在不同溫度的斷裂韌性，評價中子輻照引起的斷裂韌性變化，對比分析與沖擊韌性變化的關(guān)系。研究結(jié)果表明： A508-3鋼輻照后產(chǎn)生了非常明顯的輻照強化效應(yīng)，屈服強度和抗拉強度都急劇升高；在350℃進行拉伸試驗時，發(fā)現(xiàn)由于輻照引起的強化效應(yīng)明顯減小，這說明高溫下材料中由于中子輻照而產(chǎn)生的位錯等缺陷大量減少，從而對輻照

4、強化有較大的回復(fù)作用。對于延伸率和斷面收縮率，不論是室溫或高溫，還是在輻照前或輻照后，得到的試驗數(shù)據(jù)相差都很小，說明試驗溫度和中子輻照對A508-3鋼塑性的影響都很小。 輻照后A508-3鋼的沖擊韌性值分散性明顯增大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高了49℃，上平臺能量則降低了40J。但輻照后上平臺能量仍然有213J，所以在溫度足夠高時仍然具有較高的韌性儲備。輻照后A508-3鋼的轉(zhuǎn)變溫度變化實測值比預(yù)測值高，反映了這批材料的中子輻照效應(yīng)偏大。

5、 從得到的斷裂韌度JC數(shù)據(jù)來看，試樣的延性都很高，產(chǎn)生脆性斷裂以前，在試驗溫度下都有較大的斷裂韌度值，而且輻照后的最低Jc值達到183kJ/m2。當(dāng)溫度降低到一定程度后，在相同試驗溫度下有的試樣能測試J積分數(shù)據(jù)，有的發(fā)生脆斷只能計算K值。A508-3鋼試樣輻照前斷裂韌性降低的臨界點為-50℃，輻照后臨界點為0℃。以裂紋起裂的臨界應(yīng)力強度因子表征斷裂韌性，輻照后試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高了43℃，斷裂韌性試驗與Charpy-V型缺口沖