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原子能科学技术 2024年第8期58卷 1628-1634页

作者：王仪美肖青山陈银强刘廷光中核武汉核电运行技术股份有限公司湖北武汉430223 北京科技大学北京100083

铸造奥氏体不锈钢材料在一回路高温高压水环境下长期服役存在热老化和疲劳问题。本文对典型的核电厂主管道材料Z3CN20-09M开展400℃的加速热老化试验,利用透射电子显微镜分析热老化试样的结构,在高温空气和模拟一回路高温高压水环境下... 详细信息

铸造奥氏体不锈钢材料在一回路高温高压水环境下长期服役存在热老化和疲劳问题。本文对典型的核电厂主管道材料Z3CN20-09M开展400℃的加速热老化试验,利用透射电子显微镜分析热老化试样的结构,在高温空气和模拟一回路高温高压水环境下研究热老化后Z3CN20-09M的疲劳寿命变化规律,分析热老化时间对Z3CN20-09M疲劳寿命的影响。结果表明,Z3CN20-09M在热老化5 000 h后其(011)晶面上发生晶格畸变。随着热老化时间延长至5 000 h,Z3CN20-09M在高温空气和模拟一回路高温高压水环境下的疲劳寿命下降,ASME疲劳设计曲线对于评价Z3CN20-09M热老化后的疲劳寿命仍具有足够的安全裕量。

关键词：铸造奥氏体不锈钢热老化铁素体晶格畸变环境疲劳

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热老化对铸造奥氏体不锈钢的环境疲劳寿命影响

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原子能科学技术 2024年

作者：王仪美肖青山陈银强刘廷光中核武汉核电运行技术股份有限公司北京科技大学

铸造奥氏体不锈钢材料在一回路高温高压水环境下长期服役存在热老化和疲劳问题。本文对典型的核电厂主管道材料Z3CN20-09M开展400℃的加速热老化试验，利用透射电子显微镜分析热老化试样的结构，在高温空气和模拟一回路高温高压水环境... 详细信息

铸造奥氏体不锈钢材料在一回路高温高压水环境下长期服役存在热老化和疲劳问题。本文对典型的核电厂主管道材料Z3CN20-09M开展400℃的加速热老化试验，利用透射电子显微镜分析热老化试样的结构，在高温空气和模拟一回路高温高压水环境下研究热老化后Z3CN20-09M的疲劳寿命变化规律，分析热老化时间对Z3CN20-09M疲劳寿命的影响。结果表明，Z3CN20-09M在热老化5 000 h后其(011)晶面上发生晶格畸变。随着热老化时间延长至5 000 h,Z3CN20-09M在高温空气和模拟一回路高温高压水环境下的疲劳寿命下降，ASME疲劳设计曲线对于评价Z3CN20-09M热老化后的疲劳寿命仍具有足够的安全裕量。

关键词：铸造奥氏体不锈钢热老化铁素体晶格畸变环境疲劳

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国产反应堆压力容器材料—回路水环境疲劳设计曲线初探

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腐蚀与防护 2012年第12期33卷 1045-1050页

作者：黄平乔岩欣王荣山苏州热工研究院有限公司苏州215004

硫含量、应变速率、温度、水中溶解氧含量等环境因素对反应堆压力容器(RPV)材料在高温高压水中环境疲劳寿命有重要影响。分析了将环境因素引入疲劳设计曲线的几个主要模型:统计模型、修正因子模型和国内新提出的模型(Wu模型)。分别采用... 详细信息

硫含量、应变速率、温度、水中溶解氧含量等环境因素对反应堆压力容器(RPV)材料在高温高压水中环境疲劳寿命有重要影响。分析了将环境因素引入疲劳设计曲线的几个主要模型:统计模型、修正因子模型和国内新提出的模型(Wu模型)。分别采用这三个模型对国产RPV材料环境疲劳设计曲线进行了计算,并将计算结果与ASME规范中的疲劳设计曲线进行了对比。在应变幅值低于0.15%时,ASME曲线更保守,而应变幅高于0.15%时,结果相反。

关键词：反应堆压力容器环境疲劳疲劳设计曲线

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钢纤维聚合物结构混凝土环境疲劳性能的实验研究

钢纤维聚合物结构混凝土环境疲劳性能的实验研究

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作者：陈钟松华南理工大学

学位级别：硕士

工程实践表明，采用普通的高强混凝土材料，虽然提高了混凝土结构的强度，却使其脆性问题更加突出。为了改善普通高强混凝土的韧性及抗裂性能，本课题组以在建的某高速公路某特大桥为工程依托，从材料的力学性能着手，对已有自主知识产... 详细信息

工程实践表明，采用普通的高强混凝土材料，虽然提高了混凝土结构的强度，却使其脆性问题更加突出。为了改善普通高强混凝土的韧性及抗裂性能，本课题组以在建的某高速公路某特大桥为工程依托，从材料的力学性能着手，对已有自主知识产权的“钢纤维增强聚合物改性混凝土”进行二次开发，研发了一种能够应用于大跨度桥梁上部结构的新型结构材料——钢纤维聚合物结构混凝土(SFPSC)。为了进一步探讨该类新材料的耐久性能，本文考虑我国南方和沿海地区桥梁实际服役时的湿热环境影响，对其环境疲劳性能进行了实验研究，研究成果对于提高大跨度混凝土桥梁结构的耐久性具有重要的科学意义和工程应用价值。本文的主要研究内容和结论如下： 1)“钢纤维聚合物结构混凝土(SFPSC)”的研制。根据某高速公路桥梁建设的实际需求，通过配合比设计、材料组分分析及基本力学性能实验，研制出一种与现有高强混凝土(例如C55混凝土)的强度相仿，但具有更优越的抗裂、抗疲劳性能的改性混凝土材料。 2)在不同湿热条件下对SFPSC试件预处理后(50℃和80%RH;50℃和90%RH;50℃和95%RH)，实施了三点弯曲疲劳实验，获得了SFPSC梁的S曲线;根据疲劳强度理论及假定，推导了SFPSC的环境疲劳寿命表达式。对于该表达式中的常系数，由环境疲劳实验数据来确定。研究结果表明，利用该公式可有效地、方便地推定在亚热带地区湿热气候条件下SFPSC的疲劳寿命及其疲劳极限。 3)分析了环境疲劳实验中SFPSC试件的载荷～跨中挠度曲线和疲劳寿命～跨中挠度曲线，发现了SFPSC三点弯曲梁跨中挠度的三阶段式变化规律。通过对实验数据进行无量纲处理，得到了各实验梁的相对循环次数～相对挠度曲线，并探讨了应力水平和不同湿热环境预处理对试件挠度曲线影响的规律。 4)利用跨中挠度对试件损伤变量D进行描述，并推导出基于损伤变量D的疲劳寿命预测公式。研究结果表明，SFPSC梁疲劳破坏时损伤量的推定值为0.85。在此基础上，通过少量非破坏性疲劳实验数据就可方便地对SFPSC梁的疲劳寿命进行预测。

关键词：钢纤维聚合物结构混凝土环境疲劳损伤寿命预测挠度

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核电压力容器材料疲劳寿命评估方法与预测模型研究

核电压力容器材料疲劳寿命评估方法与预测模型研究

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作者：构旭新华中科技大学

学位级别：硕士

压水反应堆(PWR)的服役环境为一回路特殊的高温高压水环境,反应堆压力容器(RPV)作为压力边界承受一定服役应力,服役过程中可能会产生环境损伤问题,对核电站的安全运行构成了潜在的威胁。根据核电站运行经验和调查,环境疲劳(CF)是PWR压... 详细信息

压水反应堆(PWR)的服役环境为一回路特殊的高温高压水环境,反应堆压力容器(RPV)作为压力边界承受一定服役应力,服役过程中可能会产生环境损伤问题,对核电站的安全运行构成了潜在的威胁。根据核电站运行经验和调查,环境疲劳(CF)是PWR压力边界材料环境致裂(EAC)的主要潜在形式之一。论文研究了国产RPV材料SA508-III在高温水环境中的疲劳寿命性能,以及核电压力容器的寿命评估方法,主要包括:1.讨论了基于ASME规范的环境疲劳评估流程、处理瞬态连接的方法以及处理温度和应变速率输入方法。2.通过开展国产RPV用钢SA508-III在空气中和高温水环境中的疲劳试验,研究温度和应变速率对其疲劳寿命的影响条件,得到了材料在高温水中疲劳寿命(S-N)曲线,计算出了材料的环境修正因子(Fen)。3.建立了核电压力容器出口接管的三维模型和有限元分析模型,实现了出口接管瞬态热分析和应力分析。进而对各瞬态进行配对,分别计算了使用三种连接方法的环境修正因子(Fen)和疲劳损伤因子(CUFen),分析了不同的应变率和温度输入方式对环境修正因子和疲劳损伤因子的影响,实现了核电压力容器出口接管的疲劳寿命预测。最后总结全文,提出了论文在实验和疲劳寿命评估过程中的不足,并对未来的发展进行展望。

关键词：压力容器环境疲劳环境修正因子(Fen) 疲劳评估

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电位对锂离子电池电解液中泡沫铜集流体腐蚀及疲劳的影响研究

电位对锂离子电池电解液中泡沫铜集流体腐蚀及疲劳的影响研究

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作者：杨洋长沙理工大学

学位级别：硕士

集流体作为锂离子电池的一个重要组成部分,起着承载活性物质、收集并输出电流、维持电池的稳定提高电池电压的作用。近年来,随着锂离子电池的广泛应用,社会需求对锂离子电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池负极集流体从结构单一的铜... 详细信息

集流体作为锂离子电池的一个重要组成部分,起着承载活性物质、收集并输出电流、维持电池的稳定提高电池电压的作用。近年来,随着锂离子电池的广泛应用,社会需求对锂离子电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池负极集流体从结构单一的铜箔,逐步发展为复杂的三维多孔结构。负极集流体结构的改变,一方面有效的提高了锂离子电池的容量,使电池具备更高的电池效率;另一方面由于三维多孔结构更大的比表面积,使其在锂离子电池电解液环境中,更易遭受腐蚀,同时电池在充放电过程中由于电极材料的体积变化,也会对负极集流体带来循环应力的作用。为了获得开孔泡沫铜用作锂离子电池负极集流体的失效信息,本文研究了电位对锂离子电池电解液中泡沫铜集流体腐蚀及疲劳的影响,得出的主要结论如下:(1)开孔泡沫铜在锂离子电池电解液中,易遭受腐蚀,不同电位下,展现出不同的腐蚀特性。负电位下(-0.5V、-1.0V、-1.5V),开孔泡沫铜的腐蚀方式主要为点腐蚀,且腐蚀程度随着电位的增加而增加。由阻抗谱可知,三种负电位下,样品的溶液电阻变化不大,说明负电位的变化对电解液的影响不大。正电位下(+0.5V、+1.0V、+1.5V),样品的腐蚀方式主要为晶界腐蚀,同时伴随着点腐蚀。根据阻抗谱拟合结果可知,正电位越低,样品的耐蚀性越高。与负电位(-0.5V、-1.0V、-1.5V)不同,电位为+1.5V时,电解液电阻Rs值会明显小于其他电位下的Rs值,同时正电位下样品的Rt值明显小于负电位下样品的Rt值,说明样品在负电位下具有更好的耐蚀性。(2)由准静态压缩实验可得,样品的屈服极限为0.64MPa,以此为基准对开孔泡沫铜进行了不同应力水平下的疲劳测试。结果显示,低应力水平下(|σ|/σ≤0.9),样品的疲劳变形阶段可以分为较为明显的三个部分,即损伤积累区、应变激增区和持续破坏区。高应力水平下(|σ|/σ≥1.0),样品持续破坏,不存在明显的应变激增区。通过对样品在疲劳过程中的跟踪观察可得,样品变形的主要方式为,样品中间区域最先形成一条倾斜的挤压带,随着循环的进行,挤压带不断受力变形,最终在中间水平区域形成一条较为明显的压溃带,样品破坏。之后,样品会向压溃带两侧继续变形,造成逐层破坏。由破坏后的样品微观形貌分析可得,样品破坏主要由孔棱的弯曲、断裂,及孔棱节的屈曲、形变造成。(3)不同电位下,开孔泡沫铜腐蚀疲劳的寿命不同。负电位下(-0.5V、-1.0V、-1.5V),样品在锂离子电池电解液中腐蚀疲劳的应变累积与循环次数关系曲线,与样品在空气环境中的关系曲线相似,均存在较为明显的三个区域。正电位下(+0.5V、+1.0V、+1.5V),样品的关系图表现出较大的差别,样品在循环过程中处于持续破坏阶段,且样品的应变激增区,应变变化并不大。三种正电位下样品的疲劳寿命,均小于负电位下样品的疲劳寿命。

关键词：锂离子电池环境疲劳开孔泡沫铜腐蚀电位

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