Faktorer som påverkar spänningskorrosionssprickning av slitstarka plattor för reaktorns inre komponenter
Reaktorns inre delar är nyckelutrustning i kärnkraftverk. De har rollen att stödja och fixera kärnkomponenter. De är direkt relaterade till reaktorns driftsäkerhet och effektivitet och är avgörande för att säkerställa reaktorsystemets säkerhet och tillförlitlighet. Reaktorns inre komponenter är huvudsakligen gjorda av austenitiska slitstarka plattor med god korrosionsbeständighet. Men under kärnreaktorns driftsförhållanden är de slitstarka plattorna som arbetar under tuffa förhållanden som stark neutronstrålning och vattenkorrosion vid hög temperatur benägna att stressa. Miljökänsliga sprickor representerade av korrosionssprickning (SCC) och strålningsaccelererad spänningskorrosion (IASCC) har blivit de mest kritiska frågorna som påverkar den långsiktiga säker drift av kärnkraftsutrustning.
Omfattande forskning har genomförts internationellt om SCC-beteendet hos reaktorns interna komponenter. Till exempel har US Electric Power Research Institute (CIR-projektet) och Oak Ridge National Laboratory (Halden Reactor Project) genomfört protonbestrålningssimuleringar på neutronstrålningsskador på inre komponenter i reaktorn och analyserat påverkan av IASCC-mekanismer, miljöparametrar och kemiska grundämnen på SCC. Konsekvensanalys, strålsönderdelning och väteförsprödningskonsekvensbedömning på SCC, etc. Dess forskningsomfattning täcker material, vattenkemisk miljö, förekomstmekanism etc. Det franska Material Aging Institute MAI (INTERNALS-projektet) har utfört forskning om mikrostrukturen och korngränsen analys av kemisk sammansättning av de slitstarka plattorna i reaktorn, analys av SCC-sprickkorrosionsstruktur och analys av påverkande faktorer. Japans kärnenergisäkerhetsmyndighet JNES har bedrivit forskning om SCC-känslighet, sprickbrottsmekanismer och spricktillväxthastigheter. Inhemsk forskning om slitstarka plattor för inre komponenter i reaktorn är dock i sin linda, och det finns lite forskning om känsliga faktorer för SCC (särskilt IASCC efter bestrålning) av slitstarka plattor av nukleär kvalitet i högtemperaturvattenmiljöer. Forskare från Suzhou Thermal Engineering Research Institute genomförde en studie om de påverkande faktorerna för pH-värde och strålningsskador på SCC av slitstarka plattor för interna komponenter i husreaktorer i en simulerad primärkretsvattenmiljö i ett kärnkraftverk i en tryckvattenreaktor.
Materialet som används för forskning är en austenitisk nötningsbeständig platta (franska märket Z6CND17.12) som används för karmplåtsbultar i kärnkraftverksreaktorkomponenter, (1060+/-10) högtemperaturlösningsbehandling, och vattenkylning. Materialet har en sträckgräns på 606MPa, en draghållfasthet på 658MPa och ett sträckgränsförhållande på 0,92. Forskning visar att pH-värde och strålningsskador är viktiga faktorer som påverkar prestandan hos SCC-nötningsbeständiga plattor för kärnkraftsreaktorns interna komponenter.
Jämfört med en högtemperaturvattenmiljö med ett pH på 7.0 kommer pH-värden på 6,4 och 7,5 att leda till en minskning av förlängningen och brotttiden för den slitstarka plattan. SCC-känsligheten hos den slitstarka plattan är mindre i lösningen med pH 7.0, vilket är 3,9 %. Under betingelserna för pH 6,4 och 7,5 vattenlösningar ökar SCC-känsligheten till 7,3 % respektive 15,5 %. Detta visar att pH-värdet för högtemperaturvattenlösningen har en direkt inverkan på SCC-prestandan hos den slitstarka plattan, och pH-värdet är en viktig känslig faktor som påverkar SCC-prestandan. Enligt den anodiska upplösningsmodellen av SCC diffunderar H+ i den sura lösningen in i materialets sprickspets. Under påverkan av stress på provet rivs passiveringsfilmen på metallytan och den exponerade färska metallen reagerar med den korrosiva vätskan för att bilda SCC-sprickor. På grund av inträngning av frätande vätska bildas även ett stort antal gropgropar på ytan på båda sidor av sprickan. Denna gropfrätning blir källan till sprickor och orsakar mikrosprickor på provets yta. Bildandet av mikrosprickor bringar den sura lösningen i kontakt med färsk metall, vilket främjar sprickexpansion. . I en alkalisk lösningsmiljö, under förhållanden med långsam töjningshastighet, kan lösningen helt kommunicera med den lokala lösningen i sprickan, och sprickspetslösningen har också tillräckligt med tid för att interagera med sprickspetsens metallatomer, vilket tillåter sprickspetsens kemiska och elektrokemiska reaktionerna förlöper smidigt, vilket gör att den alkaliska lösningen lokalt koncentreras vid sprickspetsen, vilket orsakar SCC-accelerationen av den slitstarka plattan.
Efter att den slitstarka plattan har bestrålats med laddade partiklar uppstår IASCC-fenomenet på grund av påverkan av bestrålningsdefekter och lokal deformation på sprickinitiering, vilket signifikant ökar SCC-känsligheten hos den slitstarka plattan. På grund av begränsningen av skadedjupet för jonbestrålning kan inga uppenbara förändringar i SSRT-frakturmorfologi observeras.
