核电厂金属材料高温高压水中模拟辐照促进应力腐蚀开裂敏感性试验方法

【适用范围】 本标准规定了核电厂用与高温高压水接触并经受辐照的金属材料在高温高压水中模拟辐照促进应力腐蚀开裂敏感性的试验方法。 本标准适用于评价核电厂用与高温高压水接触并受辐照的金属材料在高温高压水中的辐照促进应力腐蚀开裂敏感性。 本标准适用于具有一定标距长度的矩形横截面试样在360℃与20MPa及以下水介质中轴向位移控制的模拟辐照促进应力腐蚀开裂试验。产品构件和其他特殊形状试样可参照本标准执行 【主要技术内容】 本部分编写过程中，参考了国家标准《GB/T 10126 铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法》、《GB/T 15970.1 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分：试验方法总则》、《GB/T 15970.7 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验》、《GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准》、《GB/T12160-2002单轴试验用引伸计的标定》以及ASTM标准《E521-96 Standard Practice for Neutron Radiation Damage Simulation by Charged-Particle Irradiation》关于带电粒子模拟中子辐照试验技术的相关规定，同时也参考了中国科学院金属研究所编制的高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀实验技术文件，并结合中国科学院金属研究所以及国外相关研究机构关于高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀开裂试验的实施经验而制定。具体技术内容说明如下。 (1) 考虑到离子束的有效辐照面积和对材料的有效穿透能力，辐照促进应力腐蚀拉伸试样不同于传统应力腐蚀拉伸试样。为了在试样表面均匀接受离子辐照并提高有效辐照深度占试样厚度的比值，试样标距段设计为小型方形。辐照区域长度取决于辐照区域的面积，推荐整个标距段长度为辐照区域长度1.5-3倍。 (2) 为保证试验数据的有效性，规定试样平行度、垂直度、同轴度一般应优于0.04。 (3) 受拉伸试样尺寸限制，推荐使用螺纹连接夹持方式，其他能够保证试样对中性、对试样提供稳定夹持力的夹持方式亦可采用。 (4) 试样待辐照面应完全去除表面残余应变，考虑到辐照对材料表面化学成分的影响，推荐采用SiO2颗粒悬浮液抛光去除应变。 (5) 为实时控制、监测高温高压水溶液的水化学参数，高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀试验装置必须配置循环水回路，主要包括储水罐、循环泵、高压泵、换热器、预热器、冷凝器、背压阀、离子交换树脂等。储水罐的出水口通过管路连接循环泵，循环泵的出口分别通过管路连接水化学监测回路和高温高压水回路。水化学监测回路上有电导率探头、溶解氧探头、pH探头、离子交换树脂等，之后返回储水罐。高温高压水回路设有高压泵、换热器、试样台、高压釜、冷凝器、背压阀等，管路的出口连接储水罐。 (6) 为保证能够模拟典型轻水堆核电站服役循环水环境，规定高压釜能够在280-325oC、8-16.5 MPa高温高压水环境下，保持稳定密封并能长期运行。 (7) 为保证试样在恒温条件下开展应力腐蚀试验，规定温度测量位置处于试样标距段附近，温度波动范围小于±1oC。 (8) 为保证试验环境的关键水化学参数，需实时精确监测、控制循环水中的溶解氧含量。 (9) 为保证高压釜内高温高压水的水化学参数，规定循环水流速应能够保证高压釜内水每小时更换一次，如体积为3 L的高压釜，循环水流速应不小于3 L/h. (10) 为方便试样装卸，应确保高压釜体积要足够大，可以安装试样台，操作方便。 (11) 为实现对处于高温高压水环境中的试样进行加载，加载系统与高压釜之间应实现动密封连接，并能在高温高压水环境下长期稳定运行。 (12) 为保证试验过程中的同轴度，伺服机加载系统、高压釜、试样台、试样夹具等部件必须精密配合，保持连接件之间的紧密连接，保证试样安装后同轴度优于0.1 mm。 (13) 为保证试验的有效性与精确性，规定高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀试验装置应能够在高温高压水环境下实现应变控制或者在位移控制模式下实时精确原位监测试样标距段应变。 (14) 为确保顺利、安全、有效开展高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀试验，规定操作人员应严格按照操作规程开展试验。 (15) 为保证试验安全，规定高温高压水模拟辐照促进应力腐蚀试验装置能够在出水温度过高时自动报警并关闭系统；在高压釜入口处安装爆破阀，使高压釜内压力由于故障升高时，进行爆破泄压；高压釜内温度过高时自动报警并关闭系统；高压釜、预热器、换热器等部件泄漏时，能够自动报警并关闭系统；冷却水断流时能够自动报警。 (16) 为保证试验装置的稳定性与可靠性，应按照相关规定定期对力传感器、高精度线性可变差动变压位移传感器、高压釜热电偶、预热器热电偶、溶解氧探头、压力传感器等，进行准确度校正。 (17) 为确保试验数据的有效性，一般每个试验点需重复3次