核电厂金属材料高温高压水中应力腐蚀裂纹扩展试验方法

【适用范围】 本标准规定了核电厂用金属材料高温高压水中应力腐蚀裂纹扩展试验的方法和相关技术要求。 本标准适用于评价核电厂用金属材料在高温高压水中的抗应力腐蚀性能。 【主要技术内容】 在本标准编写过程中，参考了国家标准《GB/T 10123-2001 金属和合金的腐蚀 基本术语和定义》、《GB/T 24196-2009 金属和合金的腐蚀 电化学试验方法 恒电位和动电位极化测量导则》以及ASTM标准《ASTM G129-00 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking》、《ASTM E647-11 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates》和《ASTM E399-06 Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness KIC of Metallic Materials》中关于电化学试验和应力腐蚀裂纹扩展测量的相关规定，同时也参考了中国科学院金属研究所编制的核用水堆材料在高温高压水中电化学试验及应力腐蚀裂纹扩展测量方法的技术文件，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电化学试验和应力腐蚀裂纹扩展测量的经验而制定。具体技术内容说明如下。 (1) 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。 (2) 为方便试样在高温高压水环境中电信号的引出，推荐采用与样品材质相同或近似的金属丝作导线，表面热缩聚四氟乙烯管绝缘，通过点焊的方式与试样连接。 (3) 为实时控制、监测高温高压水溶液的水化学参数，高温高压水中应力腐蚀开裂敏感性快速评价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。 (4) 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280-325℃、8-16.5 MPa高温高压水环境下，保持稳定密封并能长期运行。 (5) 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。 (6) 为保证高温高压水中测量试验的成功率，应在装样完成加压完毕后进行绝缘性检测，确保样品与高压釜体绝缘。 (7) 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1次。 (8) 为确保顺利、安全、有效开展高温高压水中电化学及应力腐蚀试验，规定操作人员应严格按照操作规程开展试验。 (9) 为保证试验安全，规定高温高压水中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。 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慢速率拉伸机、高压釜热电偶、预热器热电偶、溶解氧探头、溶解氢探头、压力传感器等进行准确度校正。