国产A508-3钢中子辐照脆化效应研究

反应堆压力容器的运行条件非常恶劣,除了承受高温、高压、流体冲刷、腐蚀等作用外,强烈的中子辐照使材料的性能不断恶化,特别是大多数水冷动力堆的压力容器采用低合金铁素体钢制成,这类材料具有明显的低温脆性,经受中子辐照后产生脆化效应,韧性降低,如果运行温度、压力超过限制条件,很容易诱发突然断裂的危险,产生爆发性的灾难事故。所以压力容器材料的机械性能不仅是建造时的主要设计参数,也是在役辐照监督的重要考核指标。 本文采用国产A508-3钢材料试样,在反应堆内进行了辐照试验,辐照温度控制在240℃±10℃,中子注量1.55×1019n/cm2。对辐照前和辐照后的A508-3钢进行拉伸试验,测量强度指标(屈服强度σ0.2和拉伸强度σb)和塑性指标（总延伸率δ和断面收缩率Ψ）,评价中子辐照产生的强化效应。用Charpy-V型缺口试样进行冲击试验,测量辐照前和辐照后的A508-3钢在不同温度的冲击韧性,得到不同状态下的韧-脆转变温度和上平台能量,确定出中子辐照引起的转变温度升高和上平台能量的降低大小,评价中子辐照产生的脆化效应程度。采用W形状的试样进行断裂韧性试验,测量辐照前和辐照后的A508-3钢在不同温度的断裂韧性,评价中子辐照引起的断裂韧性变化,对比分析与冲击韧性变化的关系。研究结果表明: A508-3钢辐照后产生了非常明显的辐照强化效应,屈服强度和抗拉强度都急剧升高;在350℃进行拉伸试验时,发现由于辐照引起的强化效应明显减小,这说明高温下材料中由于中子辐照而产生的位错等缺陷大量减少,从而对辐照强化有较大的回复作用。对于延伸率和断面收缩率,不论是室温或高温,还是在辐照前或辐照后,得到的试验数据相差都很小,说明试验温度和中子辐照对A508-3钢塑性的影响都很小。