核用结构材料在高温高压水中应力腐蚀裂纹萌生研究进展

研究不足与趋势：

综上所述,国内外对核用关键结构材料在高温高压水环境中的SCC裂纹萌生行为进行了一系列的研究,也取得了一定的进展。实验方法由定性化逐渐转化为结合DCPD等技术的原位检测。对于冷加工、表面状态、水化学、应力、应变速率等因素对常用核用结构材料的SCC萌生行为的影响进行了初步研究,提出了内氧化、空洞形成等SCC萌生模型。但是研究中仍然存在很多不足：(1) 裂纹萌生时间定义或者由裂纹萌生至稳定快速扩展的临界长度还存在争议,对于萌生时间的测量精确度还有待提高。(2) 如何合适的选择各种实验方法中的载荷、应变以及应变速率还需探索。(3) 裂纹萌生时间快速变化的临界冷加工程度以及临界表面损伤层厚度 (本质上是变形层内微观结构的变化) 还不能很好的确定。(4) DO和DH对核用材料裂纹萌生的影响趋势还不明确。(5) 不同材料的裂纹萌生激活能以及机理不变的温度区间还需进一步确定。(6) 现有的裂纹萌生机理使用范围具有局限性,研究还不够深入。

针对上述研究不足,未来要继续研究各种因素对核用结构材料的SCC萌生的影响,提供更多的基础研究数据探究相应的机理。在实际摸索中不断改进研究方法和选择合适的实验参数,使实验研究更加接近于实际服役状态。而随研究技术和方法的不断进步和成熟,研究也会越来越深入到微纳米尺度[85]。在更微观的层次上探究SCC萌生的转变过程,揭示萌生机理。随着研究的不断深入和数据的不断积累,最终使实验结果从定性化转向定量化,建立有效的萌生时间和裂纹萌生临界长度的评估方法。从而能够比较准确地对核电站的寿命进行评估,也可以从根本上为改善核电材料性能或制定更加规范化的核电运行准则提供理论基础,减缓材料失效和延长核电站的寿命。

图5   动态应变下690合金在高温高压水环境SCC萌生机理示意图^[81]