Edelstahlrohrlieferant Wenzhou Kaixin China
Mit der schnellen Entwicklung der Industrie, Die Nachfrage nach Energie nimmt zu, und traditionelle Kohlekraftwerke verursachen schwerwiegende Umweltverschmutzung. Die internationale Gemeinschaft schenkte den Treibhausgasemissionen und der Klimaerwärmung immer mehr Aufmerksamkeit, China hat die Entwicklung der Kernenergie als eines der wichtigsten Maßnahmen zur Lösung von Umweltproblemen aufgeführt. Der Nuklearunfall in Tschernobyl in 1986 und der Nuklearunfall in Japan in Fukushima in 2011 löste eine Explosion aus, Dies führt zu einer groß angelegten Leckage radioaktiver Kernmaterialien, und die globale nukleare Sicherheit ist immer wichtiger geworden. Derzeit, Die Arten von Kernkraftwerken, die in der Welt tätig sind, sind in leichte Wasserreaktoren und schwere Wasserreaktoren unterteilt. Leichte Wasserreaktoren umfassen unter Druck stehende Wasserreaktoren (Geldbeutel) und kochende Wasserreaktoren (Geldbeutel). Korrosion von strukturellen Materialien, Besonders Stresskorrosionsrisse (SCC), ist ein großes Problem, das die Sicherheit von Geräten und Pipelines in Kernkraftwerken beeinflusst. Um den Korrosionsbeständigkeit von Kernkraftanlagen zu verbessern, Die meisten der in wassergekühlten Kernreaktoren verwendeten Strukturmaterial. Die überlegene Korrosionsresistenz ist hauptsächlich auf die Bildung von chromreichem Oxidfilm zurückzuführen (Passivierungsfilm) auf der Materialoberfläche im ätzenden Medium.
Die Serviceumgebung von Kernmetallmaterialien ist normalerweise hohe Temperatur- und Hochdruckwasserumgebung, begleitet von einem gewissen Grad an Strahlung. Das harte Dienstleistungsumfeld und die langfristige Exposition machen die strukturellen Materialien von Kernkraftwerken in einem korrosiven Zustand. SCC bei hoher Temperatur und Hochdruckwasser bezieht sich auf den Prozess der Rissinitiierung, Ausbreitung und Risse, die durch lokale Defekte unter der Gelenkbeschleunigung empfindlicher Strukturmaterialien verursacht werden, ätzende Medien und Stress. Sobald SCC eingeleitet ist, Es wird sich schnell auf Geräte und Materialien ausdehnen, was zum Ausfall des Komponenten führt, Kühlmittelleckage, und sogar Einheitenabstürzung, die direkt den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken bedroht. daher, Die Spannungskorrosion von Edelstahl in der hohen Temperatur und hohen Druckwasserumgebung von Kernkraftwerken ist im In- und Ausland zum Schwerpunkt der Aufmerksamkeit geworden, Besonders im letzten Jahrzehnt, Mit der Verbesserung der Anwendung und der Nachfrage nach sauberer Energie und der Erhöhung der Schwere der Anforderungen für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken, Die internationale Forschung zur Stresskorrosion von Materialien aus rostfreiem Stahl in Kernkraftwerken befindet sich in einer schnellen Wachstumsperiode.
Chinas Atomkraftindustrie begann relativ spät. Derzeit, Die meisten Kernkraftwerke im Betrieb und der Bau sind importierte Reaktoren und verwenden Druckwasserreaktoren. Die relevante Technologie ist unreif, Die Grundlagenforschung zur Wasserchemie fehlt und schwach, Und die praktische Erfahrung ist nur wenige. Die in Kernkraftwerken verwendeten strukturellen Materialien sind hauptsächlich 304 Und 316 Edelstahl, Nickel -Basis -Legierung 600 Und 690, Schweißmetallnickelbasis 52/152 Legierung und Kohlenstoffstahl. Die Forschung zur Korrosionsprävention und zum Strahlungsschutz von strukturellen Materialien von Kernkraftwerken in China hat die für inländische Kernkraftwerke geeignete Wasserchemie -Technologie untersucht und angewendet..
1 SCC von Kernkraft aus Edelstahl
Wegen seiner guten Plastizität, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungsleistung, Edelstahl wird in der Hauptausrüstung häufig verwendet, Rohre und Schweißnähte der PWR Nuclear Island. Es wird hauptsächlich in der Oberflächenschicht der Reaktordruckbehälter verwendet, Interna Large Bolzen, Push -Stabantriebsmechanismus, Hauptreaktorkühlmittel -Systemrohre und andere Teile. In den 1970er Jahren, Begrenzte Beispiele für Spannungskorrosion wurden auf rostfreien Stahlmaterialien im hohen Dehnungshärtungsbereich des Hauptsystems des Druckwasserreaktors gefunden. Das durch reine mechanische Spannung verursachte Riss unterscheidet sich von SCC in normalem Temperaturmedium. Wenn Edelstahl in der Hochtemperatur- und Hochdruckwasserumgebung des Kernkraftwerks verwendet wird, Es wird auch unter dem Zustand von extrem geringem Stress knacken. Die Anzahl der Risse ist klein, Die Tiefe ist tief, Die Breite ist schmal, und die Richtung ist im Grunde senkrecht zur Spannungsrichtung. SCC kann traditionell sein (TGSCC) oder intergranular (Igscc). daher, Es ist von großer Bedeutung, den Einfluss verschiedener Materialverarbeitungsprozesse und der chemischen Umweltparameter von Wasser auf das Spannungskorrosionsverhalten von Materialien aus rostfreiem Stahl bei hohen Temperaturen und hohem Druck von Kernkraftwerken zu analysieren, und die Wechselwirkung und Synergie von Materialien, Umwelt- und Stressbelastung.
2 Spannungskorrosionstestmethode
2.1 Gemeinsame Methoden für SCC -Sensitivitätstests
SCC in strukturellen Materialien von Kernkraftwerken verursacht Probleme wie Herunterfahren und Wartung. Wenn Sie es nicht ordnungsgemäß finden oder umgehen. Inländische und ausländische Wissenschaftler haben das Verhalten des Stresskorrosionsrisses untersucht, Crack -Initiierung und Risswachstumsrate (CGR) von Edelstahlmaterialien in verschiedenen Umgebungen nach verschiedenen Testmethoden.
In Kombination mit dem Standard GB/T15970-2018 und ASTM E399, Spannungskorrosionstestproben umfassen glatte Exemplare, gekerbte Exemplare und vorgesperrte Exemplare, und die Lademethoden umfassen konstante Verschiebung, Konstante Last und langsame Dehnungsrate. Die konstante Verschiebungsmethode wendet vor dem Experiment eine konstante Gesamtverschiebung auf das Metallmaterial an, Oft einschließlich Biegeproben, U-förmiges Exemplar, C-förmiges Exemplar, usw. Diese Methode ist im Lademodus einfach, billig bei der Behebung der Leuchte, und geeignet für die Änderung der Probengröße in einem weiten Bereich, Die entsprechende Spannung kann jedoch nicht genau quantifiziert werden, und die Analyse des entsprechenden Spannungszustands ist nicht klar. Der langsame Dehnungsrate -Test kann die Anwendung und Berechnung von Spannung vereinfachen, und lassen Sie das Probe vollständig brechen, um einige Parameter zu bestimmen, um die SCC -Empfindlichkeit des Materials zu bewerten. Jedoch, Die Ausrüstung ist relativ komplex, und es gibt viele Faktoren, die die Bestimmung des Dehnungsratewerts beeinflussen. Verglichen mit dem Biegeproben, Es erfordert einen dickeren Bindungsrahmen und eine Lademethode. Moderne Analyse- und Testmethoden wie die elektrochemische Rauschenentechnologie können in situ liefern, kontinuierliche und zerstörerische Überwachung der lokalen Initiierung und Entwicklung der lokalen Korrosion. Die Spannungskorrosionsleistung von Metallmaterialien hängt eng mit der Materialstruktur zusammen, Spannungsniveau und Korrosionsmedium. Bei der Bewertung der Spannungskorrosionsempfindlichkeit, Geeignete Stresskorrosionstestmethoden und Probentypen sollten ausgewählt werden. Verschiedene Testmethoden können zu unterschiedlichen Testergebnissen führen.
2.2 Testmethode für die Initiierung und Ausbreitungsrate von SCC Crack
Die Metallspannungskorrosionstestmethode in den oben genannten Standards ist im Allgemeinen für den Test der SCC -Empfindlichkeit unter herkömmlichen Bedingungen anwendbar, und bietet auch Unterstützung und Referenz für den Test in der besonderen Umgebung der Kernenergie, wie SSRT -Test, U-Bend-Test, C-Ring-Test, usw; Die kompakte Zugfone (Ct) Probe kann mit der DC -Potential -Drop -Methode kombiniert werden (DCPD) Um die Risswachstumslänge in situ zu messen, um die Risswachstumsrate zu bestimmen.
In den letzten Jahren, Angesicht, China hat spezielle Testmethoden entwickelt und relevante Gruppenstandards entwickelt, wie t/cstm 00080-2019 Beim Crack -Initiierungstest, T/cns 5-2018 Beim Crack -Wachstumstest, usw. Der Gruppenstandard wird in Kombination mit den vorhandenen Standards im In- und Ausland sowie inländischen Testmethoden ermittelt, Technische Dokumente und praktische Erfahrung, Unterstützung für den reibungslosen, sicheres und effektives Verhalten der Probenbeladung, Online -Überwachung der chemischen Wasserparameter, Echtzeit-Kontroll- und Spannungskorrosionstest in hoher Temperatur- und Hochdruckwasserumgebung.
2.3 Elektrochemische Testmethode
Zusätzlich zum direkten Testen von SCC -Verhalten von Metallmaterialien direkt testen, Korrosionselektrochemie ist auch eine wichtige Methode zur Bewertung der Metallkorrosionsbeständigkeit, Korrosionsrate messen und Korrosionsmechanismus untersuchen. China hat auch relevante Standards formuliert, wie gb/t 24196-2009, T/cns 6-2018 und t/cns 3-2018.
3 Faktoren, die SCC bei hoher Temperatur und Hochdruckwasser beeinflussen
Das Spannungskorrosionsverhalten von rostfreiem Stahl bei hoher Temperatur und Hochdruckwasserumgebung des Kernkraftwerks unterliegt dem umfassenden Einfluss verschiedener Faktoren, hauptsächlich einschließlich materieller Faktoren (Oberflächenbehandlung, Kaltverarbeitung, Wärmebehandlungsprozess, usw.), mechanische Faktoren (Ertragsfestigkeit, Reststress, Spannungsintensitätsfaktor, laden, usw.) und hydrochemische Umgebung (Temperatur, pH, Anion, gelöster Sauerstoff, usw.).
3.1 Materielle Faktoren
3.1.1 Oberflächenbehandlung
Materialoberflächendefekte und Kratzer, die durch Verarbeitung verursacht werden, sind während des Betriebs unvermeidbar. Durch langsame Dehnungsrate -Test (Ssrt), Szeneini et al. wies darauf hin, dass die Oberflächenbehandlung im Kühlmittel mit hoher Temperatur eine wichtige Rolle bei der SCC -Rissinitiation spielt. Vergleich zur mechanischen Verarbeitung, Die Oberfläche von 304L Edelstahlprobe poliert durch Oxidsuspension (Ops) δ Die Fläche in der Nähe der Ferrit/Austenit -Grenzfläche ist anfälliger für SCC, Dies macht es empfindlicher gegenüber Stresskorrosion. In der simulierten Wasserumgebung des PWR -Primärkreises, Überträgliche Risse bilden sich normalerweise auf der Oberfläche bearbeiteter Proben, Das hat eine großartige Beziehung zu Bearbeitungsmarken. Jedoch, Es gibt nur wenige transgranuläre Risse auf der Oberfläche des gut polierten Materials, und die Rissmorphologie ist hauptsächlich intergranular.
Als weit verbreiteter Oberflächenverstärkungsprozess, Shot Peening verwendet Schusspartikel, um die materielle Oberfläche und die implantierte Restdruckspannung zu bombardieren, Dies kann einen Teil der Zugspannung auf der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohrs ausgleichen, Verbessern Sie die Ermüdungsstärke des Werkstücks, und reduzieren die Spannungskorrosionsempfindlichkeit von Edelstahl signifikant. Das Schussbinden kann den makroskopischen Zustand beeinflussen, Mikrostruktur, Härte, Reststress, martensitische Transformation der materiellen Oberfläche, und dann die Spannungskorrosionsempfindlichkeit des Materials beeinflussen. Die Laser -Shot -Peening -Technologie hat während des Betriebs kein Rebound -Medium und Reaktionskraft, und es gibt keinen Rückstand, der den normalen Betrieb von Geräten beeinflusst. Es kann eine tiefere Druckspannungsschicht bilden als das normale Schussgeschwinden, und schädt die Oberfläche der Komponenten nicht. Es hat eine offensichtliche Stärkung des Effekts und der Betriebsfähigkeit. Es wird als Technologie angesehen, die im Bereich der Kernenergie angewendet werden kann und umfassende Anwendungsaussichten hat.
3.1.2 Kaltes Arbeiten
Kaltarbeit im Verarbeitungsprozess, Die Installation und Herstellung von Kernkraftgeräten verändern die interne Mikrostruktur des Materials. Zum Beispiel, die Biegung, Schweißen, Schleifen, Stempeln und andere Prozesse von austenitischer Edelstahl verursachen plastische Verformung des Materials, Versetzungs- und Punktfehlern verursachen das Gitterrutschen, Korngrenzenorientierung, Versetzungsdichte und andere Änderungen. Die Änderung der lokalen mechanischen Eigenschaften und die Spannungskonzentration des Materials erhöht die Spannungskorrosionsrissempfindlichkeit von Edelstahl.
Die Forschung zeigt, dass in der simulierten PRWR -primäre Wasserumgebung, die SCC -Wachstumsrate (CGR) steigt mit zunehmender Erkältungsgrad an Edelstahl erheblich an, und der IGSCC -Widerstand von Edelstahl nimmt ab. Regen. untersuchte das SCC-Wachstumsverhalten von Kaltarbeit 316 Edelstahl in Hochtemperatur -Lithium -Borlösung durch Zugversuche. Allgemein, Die Rissspitze ist eine hohe Spannungszone. Die während der Kaltverarbeitung erzeugten Leerstandsdefekte bewegen sich unter der Auswirkung des Spannungsgradienten in Richtung der Korngrenze, und bewege dich entlang der Korngrenze zur hohen Stresszone, Bildung einer hohen Leerstandendichte in lokalen Gebieten, und Löcher vor und um den Riss bilden, Das Auftreten von Löchern und hohe Leerstandsdichte reduziert die mechanischen Eigenschaften an der Korngrenze signifikant, schwächt die Bindungsenergie an der Korngrenze, bietet eine schwache Position für das Risswachstum, und beschleunigt das Risswachstum stark. Zusätzlich, Terachi et al. wies darauf hin, dass der Leerstand und die Versetzung während der Erkältung von von erzeugt wurden 304 Und 316 Edelstahlproben können auch die Ertragsfestigkeit des Materials erheblich erhöhen, und die Risswachstumsrate wird entsprechend zunehmen. Es wird allgemein angenommen, dass die Ertragsfestigkeit von Materialien σ zwischen y und cgr
3.1.3 Wärmebehandlung
Edelstahlmaterialien werden im Allgemeinen Wärmebehandlungsprozessen wie fester Lösung erfahren, Sensibilisierung und Alterung im Produktionsprozess. Hohe Temperatur hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung der Mikrostruktur und die Korrosionsbeständigkeit von Materialien. Edelstahl hat mehr als 13% CR -Inhalt unter Tempernbedingungen, gute Widerstand gegen allgemeine Korrosion und lokale Korrosion zeigen. Jedoch, Edelstahl, die einer hohen Temperaturumgebung ausgesetzt sind, schlägt und fällt mit Chrom-reichen Carbiden aus (CR23C6) an der Korngrenze. Das chromarme Phänomen an der Korngrenze ist einer der Hauptgründe für die Verringerung der intergranulären Korrosionsbeständigkeit und der Stresskorrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl. Eine ordnungsgemäße alternde Behandlung kann das Chromarbenproblem lindern.
Für die Lösungsbehandlung bei einer bestimmten Temperatur (wie zum Beispiel 1100 ℃), mit der Erweiterung der Lösungszeit, Der Lösungseffekt von Stoffatomen und Verunreinigungsatomen in 316L Edelstahl ist allmählich ausreichend, Die Mikrohärte nimmt zu, und die Korngröße nimmt zu. Im Anfangsstadium des intergranulären Korrosionsrisses, Die Wirkung verschiedener Lösungsbehandlungen auf die Korrosionsrate der Probe ist nicht offensichtlich; In der Risswachstumsperiode, Die Proben mit längerer fester Lösungszeit zeigten eine signifikant bessere intergranuläre Korrosionsbeständigkeit. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der Edelstahl mit Lösungsbehandlung von 0,5 ~ 1H bei 1100 ℃ hat bessere umfassende Eigenschaften. Im Vergleich zur Lösungsbehandlung, Die Korrosionsrate und die Risswachstumsrate von sensibilisiertem Edelstahl nahmen signifikant zu. Offensichtlich, Die Sensibilisierungsbehandlung ist der Verbesserung der SCC -Resistenz von 316L Edelstahl nicht förderlich. Der Sensibilisierungsprozess ist leicht zu Chrommangel an der Korngrenze von zu verursachen 304 Edelstahl. Die SCC -Empfindlichkeit ist erhöht, und IGSCC tritt eher auf.