高温高压水环境对核308L异种焊缝金属疲劳寿命影响的研究

王仪美，张 飞，唐 毅，陈银强，赵传礼，桂 春

（1.中核武汉核电运行技术股份有限公司，武汉 430223；2.中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

美国机械工程师协会（ASME）规范给出的疲劳设计曲线已经广泛应用于核电站压力边界材料的疲劳强度设计，该疲劳设计曲线是对材料在室温空气中获得的低周疲劳试验数据进行拟合，没有充分考虑压水堆（PWR）服役环境的影响［1］。研究表明服役环境会对结构材料的疲劳性能产生较大影响，因此美国核管理委员会（NRC）于2007年颁布了RG 1.207导则［2］，要求新建核电站必须充分考虑PWR环境对材料疲劳性能（即环境促进疲劳（EAF））的影响，并推荐采用美国阿贡国家实验室（ANL）NUREG/CR 6909文件中建立的模型所给出的环境疲劳校正因子Fen［3］。

目前，国内已经开展了结构材料在模拟PWR核电站一回路水环境中疲劳性能的研究，研究对象为碳钢、低合金钢、不锈钢及镍基合金母材［2-4］。NUREG/CR 6909中建立的Fen模型可以较准确地评估母材的疲劳寿命，但Fen对焊缝金属疲劳寿命评估的适用性未知。因此，本文以核电用接管安全端308L异种焊缝金属材料为研究对象，进行不同应变幅值条件下固定应变率的低周疲劳（LCF）试验，将获得的应变-寿命曲线与ASME疲劳设计曲线进行对比，并评价Fen对于评估不锈钢焊缝金属疲劳寿命的适用性，并且利用扫描电镜（SEM）表征疲劳断口，分析308L焊缝金属的失效机理。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为某公司制造的低合金钢16MND5和Z2CND18-12控氮不锈钢平板对接焊件的308L不锈钢焊缝区域，该焊接件是在16MND5低合金钢侧堆焊309L后、在16MND5和Z2CND18-12平板之间堆焊308L，试样沿308L焊缝区域的长度方向取材［5］。……