通过试验,获得了核级锻造主管道用不锈钢316LN在温度300℃、压力12MPa、DO<5μg/kg水环境中应变速率0.04%/s、应变幅值0.4%~1.2%的环境疲劳强度数据及S-N曲线。发现在当前试验条件下,核级锻造主管道用不锈钢316LN表现出确定的EAF效应:在DO<5μg/kg的高温高压水中,疲劳寿命相对于空气中降低,尤其是在低应变幅值范围内,表现出显著的EAF效应。上述结果与文献报道的规律基本一致。
与ASME的奥氏体合金的疲劳平均曲线和疲劳设计曲线进行了对比,发现核级锻造主管道用不锈钢316LN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,距离平均曲线越远,即寿命下降得越明显。主管道用不锈钢316LN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,而且与该试验参数下Updated NUREG/CR-6909推荐的Fen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Fen预测曲线的上方,应该有足够的疲劳安全裕度,且说明Updated NUREG/CR-6909推荐的Fen的预测表达式可以包含上述EAF效应。(www.xing528.com)
高温高压水环境疲劳裂纹与断口特征分析表明,核级锻造主管道用不锈钢316LN在300℃、DO<5μg/kg高温高压水中的环境疲劳裂纹主要萌生于表面蚀坑和驻留滑移带,没有观察到裂纹萌生或扩展与不锈钢中夹杂物的直接关联。疲劳裂纹萌生与扩展第一阶段主要由滑移溶解机制控制,而扩展第二阶段后期主要由氢致开裂主导。力学、电化学的交互作用促进了核级锻造主管道用不锈钢316LN在高温高压水中疲劳裂纹的扩展。
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