核电不锈钢的应力腐蚀实验方法
2022-01-12
核电站结构材料的SCC会带来停机检修等问题，未及时发现或处理不当将直接影响核电站的安全稳定运行。国内外学者通过不同试验方法研究不锈钢材料在不同环境中的应力腐蚀开裂行为、裂纹萌生情况及裂纹扩展速率 （CGR） 等。
结合标准GB/T15970-2018和ASTM E399，应力腐蚀试样包括光滑试样、带缺口试样和预制裂纹试样，加载方式包括恒位移、恒载荷和慢应变速率。恒位移法在实验前通过夹具或螺栓等对金属材料施加恒定的总位移量，常包括弯曲试样、U型、C型试样等，该方法加载方式简单，固定夹具廉价，适合试样尺寸在较宽范围内变化，但对应力不能准确量化，且对应力状态的分析不明确[6,7]。慢应变速率试验则可简化应力的施加和计算，使试样完全断裂测定某些参数以评定材料SCC敏感性，但设备相对复杂，确定应变速率值的影响因素较多，与弯曲试样相比需要更厚实的束缚框架和加载方式。现代分析测试手段如电化学噪声技术可提供对局部腐蚀萌生与发展的原位、连续、无损监测[8]。金属材料的应力腐蚀性能与材料组织结构、应力水平和腐蚀介质等都有密切联系，对应力腐蚀敏感性进行评估时应选择合适的应力腐蚀实验方法和试样类型，不同的试验方法可能会造成测试结果的不同。
上述标准中的金属应力腐蚀实验方法通适用于常规条件下SCC敏感性的测试，也为核电特殊环境的试验提供了支持和参考，如在裂纹萌生实验中通常采用SSRT试验、U型弯试验、C型环试验等；而紧凑拉伸 （CT） 试样在测试中可与直流电位降法 （DCPD） 结合对裂纹扩展长度进行原位测量，以测定裂纹扩展速率。
近些年，针对核电站特殊严苛的高温高压水环境，我国设计了专用测试方法并制定了相关团体标准，如：关于裂纹萌生测试的T/CSTM 00080-2019、关于裂纹扩展速率测试的T/CNS 5-2018等。团体标准结合国内外既有标准和国内测试方法、技术文件、实践经验而定，为高温高压水环境中的试样加载、水化学参数在线监测、实时控制及应力腐蚀试验的顺利、安全、有效进行提供了支持。
除直接测试金属材料的SCC行为，腐蚀电化学也是评价金属耐蚀性能、测定腐蚀速率、研究腐蚀机理的重要方法，我国也制定了相关标准，如GB/T 24196-2009、T/CNS 6-2018和T/CNS 3-2018等。
