高温水环境下SA-508 Gr.3 Cl.1低合金钢环境疲劳试验结论探讨

本试验以SA-508 Gr.3 Cl.1反应堆压力容器用低合金钢为研究对象，进行了高温水环境（300℃）下的环境疲劳试验，验证了高温水环境中应变幅值、应变速率、温度和溶解氧含量对SA-508 Gr.3 Cl.1低合金钢环境疲劳寿命的影响，通过研究得出了以下结论。

1）发现在当前试验条件下，SA-508Gr.3Cl.1钢表现出确定的EAF效应：高温高压水中疲劳寿命相对于空气中降低，尤其是在低应变幅和低应变速率条件下；在0.004%～0.4%/s应变速率范围内，高温高压水环境疲劳寿命随应变速率减小明显降低，表现出显著的EAF效应；当应变速率大于0.4%/s时，EAF效应不明显；在150～300℃温度范围内、应变速率为0.4%/s时，EAF效应显著，当温度＜25℃时，EAF效应不明显；溶解氧从10μg/kg上升至200μg/kg时，高温纯水中的疲劳寿命下降非常明显。上述结果与文献报道的规律基本一致。

2）与ASME的低合金钢的疲劳平均曲线和疲劳设计曲线进行了对比，发现SA-508 Gr.3 Cl.1钢高温高压水环境疲劳寿命数据点主要分布在ASME平均曲线的下侧，且应变幅值越低、应变速率越小，距离平均曲线越远，即寿命下降得越明显。SA-508 Gr.3 Cl.1钢的环境疲劳强度数据的分布规律与国内外文献报道的同类材料的数据分布规律和变化趋势基本一致。(www.xing528.com)

3）与该试验参数下Updated NUREG/CR-6909推荐的F_en预测曲线吻合较好，高温高压水环境疲劳强度数据点基本分布在F_en预测曲线的上方，且说明Updated NUREG/CR-6909推荐的F_en的预测表达式可以基本包含上述EAF效应。

4）高温高压水环境疲劳裂纹与断口特征分析表明，疲劳试样表面的疲劳主裂纹宏观上基本垂直于加载轴，微观上呈锯齿状曲折扩展；断口表面较粗糙，为典型的多裂纹源起始，裂纹主要起始于试样表面或次表面，尤其是表面的蚀坑和夹杂物处。断口面的腐蚀产物较多，氧化严重，扩展区观察到典型的疲劳辉纹。