核电厂材料的腐蚀失效问题
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核电厂运行基础
普通压水堆的结构一般包含了两个高温水回路：一回路及二回路。两个回路的水皆为高温高压水。其中一回路水不沸腾，主要的作用是作为反应堆堆芯的冷却剂和慢化剂，将堆芯热量带出，并通过蒸汽发生器，将热量传给二回路，同时一回路中水还含有大量的硼酸作为反应堆慢化剂以控制堆芯反应性和功率水平。二回路的水为压力较低的可沸腾回路，主要功能是在蒸汽发生器中吸热气化，之后进入汽轮机厂房推动汽轮机发电，冷凝后再度进入蒸汽发生器吸热，进行下一个做工循环。
常规压水堆回路及关键设备材料
反应堆一般运行12-18个月后需要进行换料和检修，而大部分的结构设施需要在高温、高压、高辐照的环境下连续长时间运行，反应堆设计寿命一般可达40~60年。相对于常规的火电站，核电站水回路中的环境更为复杂，回路中的一些杂质离子对核电厂设备的可靠性和安全性提出了更高的运行需求。
常规压水堆回路运行工况
2 核电厂材料腐蚀与失效 就核电厂材料的腐蚀和失效而言，高温、高应力、腐蚀介质、加工和焊接缺陷等都是非常重要的影响因素。核电厂的材料腐蚀开裂主要由应力腐蚀开裂引起，这种开裂行为主要涉及到材料因素、环境因素以及载荷因素三个方面。因此我们的研究也主要从这三个方面着手，对材料的开裂规律和失效机理进行探索。 常规压水堆回路及关键设备材料 3 常见的材料失效形式和特点反应堆回路中常见失效行为 均匀腐蚀与腐蚀电化学 均匀腐蚀即较为宽阔的材料表面发生的均匀的氧化/腐蚀行为，其特点是氧化或腐蚀发生的材料表面较为平坦宽阔，氧化膜均匀的增长或溶解，且材料中无应力作用。 不同时间690在二回路环境下的腐蚀形貌 一般来说均匀腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是指工质溶液与材料表面直接发生反应，导致氧化膜的生成或溶解。另一类电化学腐蚀简单来说就是原电池原理，因为材料的不均匀性，含有碳化物、氮化物等析出物，或者异种材料的连接，加之反应堆回路中的离子溶液所形成的电解质环境，这样就构成了“合金析出物-反应堆电解质-合金基体材料”这样的原电池结构，这种腐蚀行为在核电厂的均匀腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂等占有很大比重。 动电位扫描法研究不同温度690材料腐蚀性能 不同腐蚀电位和pH下，Fe-Cr-Ni的主要腐蚀产物 缝隙腐蚀 缝隙腐蚀指发生在细小的缝隙接触结构或材料表面的裂纹内的腐蚀行为，这种腐蚀行为一般发生在狭小的缝隙中，这些缝隙中工质流动困难甚至无明显流动，这就导致了腐蚀性离子、腐蚀产物在缝隙深处的富集，这种富集改变了缝隙深处和缝隙外的相对点位。根据电化学腐蚀理论，当环境电位发生变化的时候，电化学腐蚀的速率也会受到影响，缝隙腐蚀往往加速缝隙深处材料的腐蚀速率，并引发进一步的裂纹扩展或缝隙腐蚀产物堆积造成材料的失效。 流动加速腐蚀 流动的冲刷作用会加速氧化膜与工质之间的传质作用，这同样加速了材料的腐蚀速率，这些局部的腐蚀速率的提高就是流动加速腐蚀。特别是在管道弯头、高速流动的支管接头、探测器接头等位置，这些地方流型复杂，且常常伴有异种材料的接头，这些因素都加速了局部的腐蚀速率。 2004，Mihama核电厂冷凝管断裂 腐蚀疲劳 疲劳失效这种行为我们并不陌生，当材料在较低的疲劳载荷下长时间服役后，往往会出现强度降低、开裂、断裂等现象。当由腐蚀介质加入时，这种疲劳失效的速度会大幅度提高，往往腐蚀会导致材料表面氧化、缝隙尖端氧化，而疲劳载荷会破坏形成的氧化膜并进一步破坏基体。这样腐蚀和疲劳交替作用就极大的加快了材料的失效进程。 试样应力峰值与加载循环、载荷幅度、环境之间的关系 应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂即指在较低的恒拉应力载荷(低于失效载荷)下，腐蚀作用加入，导致材料的裂纹萌生、裂纹扩展乃至失效的过程。这种应力腐蚀开裂往往萌生时间长，但扩展速率高，是反应堆安全运行的重要威胁。在堆内承载螺栓、管道焊接接头热影响区、加工或装配缺陷处常常能够见到应力腐蚀开裂的痕迹。 焊接接头熔合线应力腐蚀开裂
