核电一回路管道用双相不锈钢组织与性能研究

作     者：薛钰婷 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王正品

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：铸造双相不锈钢 热老化 组织 力学性能 韧脆转变温度 断裂机理 

摘      要：铸造双相(奥氏体-铁素体)不锈钢因兼具有奥氏体钢和铁索体钢的优点而广泛用于制作核电站压水堆一回路主冷却剂管道、阀体和冷却泵等压力边界部件。但是在反应堆冷却剂运行温度(一般范围为288-327℃)下长期工作,铸造双相不锈钢会产生热老化脆化,并且随着热老化脆化程度的增加,会引起压力边界部件的临界裂纹尺寸会下降,进而威胁一回路压力边界的完整性和核电站的安全运行。因此,为了清楚了解铸造双相不锈钢的热老化机理,并根据老化机理对核电站正常运营提供指导,来延长核电站寿命以及提高电站经济效益,有必要对铸造双相不锈钢长时间热老化后的机理进行研究。 本文通过金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、拉伸试验、夏比冲击试验以及韧脆转变温度的测定等方法,分别对400℃加速热老化不同时长的国产及法国产Z3CN20-09M铸造双相不锈钢的组织结构、室温和高温力学性能、韧脆转变温度及断裂机理进行了研究,主要结果如下： 两种钢原始态显微组织均为奥氏体基体上分布着不连续的岛状铁素体,铁素体的主要形态为花边状和条带状,且热老化时长对铁素体的形态没有明显影响。热老化初期,奥氏体基体上有大量位错和缠结以及高密度的层错,但随热老化时间的延长,基体中的位错缠结程度明显减减轻,层错数量大大减少,并且在位错、相界及晶界上出现了析出物。 取样位置对国产铸造双相不锈钢室温及高温拉伸性能没有显著影响,而对法国产铸造双相不锈钢室温及高温拉伸强度有显著影响。热老化时间对国产钢管的室温强塑性及高温抗拉强度和塑性影响显著,长时间热老化对法国钢管室温强度及高温强塑性有显著影响。两种钢室温及高温拉伸形变强化均可分为3个阶段,屈服形变强化阶段n1、前均匀形变强化阶段n2、后均匀形变强化阶段n3,且形变硬化指数n1