核电关键结构材料应力腐蚀裂　纹裂尖微观力学特性分析*

李永强，薛　河

(西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054)



核电关键结构材料应力腐蚀裂纹裂尖微观力学特性分析*

李永强，薛河

(西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054)

为研究核电关键结构在服役过程中不同裂尖形貌的应力腐蚀开裂裂尖的微观力学状态。根据氧化膜破裂理论，以具有较好的高温耐腐蚀性的核电关键结构材料奥氏体不锈钢304L为实验材料，以影响核电关键结构破坏和失效的主要形式之一的应力腐蚀开裂为研究对象，根据ATEM技术得到微观尺度下的裂纹裂尖形貌和结构特征，利用有限元分析方法对其含氧化膜SCC裂纹尖端微观力学状态进行了初步分析。结果表明裂尖氧化膜的形状对裂尖氧化膜和基体上的应力应变影响很大，随着氧化膜裂尖和基体金属裂尖之间的距离的增大，氧化膜上的高应力区增大，而基体上的减小。氧化膜裂尖区域应力远大于基体金属裂尖区域，所以应定义氧化膜裂尖为裂尖进行分析。模拟结果为精确预测核电一回路结构材料应力腐蚀开裂扩展速率奠定一定基础。

核电结构材料；奥氏体不锈钢；应力腐蚀开裂；应力应变；有限元

0　引　言

由于奥氏体不锈钢和镍基合金具有高温耐腐蚀性能和较好的力学性能，广泛的应用于核电设备和结构中，特别是核电一回路焊接结构中。核电结构材料的应力腐蚀开裂(SCC)是核电结构失效的主要形式之一[1-3]。研究表明核电结构材料在高温高压水环境下的应力腐蚀开裂过程是在裂尖腐蚀环境、应力状态和材料性能共同作用下的氧化膜不断破裂又再生的循环过程[4-6]。……