T-CNS 80-2022 核电厂不锈钢材料热老化试验方法

学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载ICS

77.040.01学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载CCS

H

20 T/CNS

80—2022核电厂不锈钢材料热老化试验方法Test

method

of

thermal

forstainless

steel

in

power

发布

实施中国核学会 发

布学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载 前言

................................................................................

III1

...............................................................................

12 规范性引用文件

.....................................................................

13 术语和定义

.........................................................................

14 总体要求

...........................................................................

15 试验仪器和设备

.....................................................................

16 加速热老化温度与时间

...............................................................

27 试样制备和要求

.....................................................................

38 检测方法

...........................................................................

49

.............................................................

510 试验报告

..........................................................................

5参考文献

..............................................................................

6学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载 本文件按照GB/T

1.1—2020《标准化工作导则 第1起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由由中国核学会提出。本文件由由核工业标准化研究所归口。有限公司、生态环境部核与辐射安全中心、核工业标准化研究所。李玲、郑会、陈银强、余伟炜、遆文新、肖青山、王仪美、郭彦辉、董振邦。III学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准兔兔ｗ下载学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载1 范围要求、检测方法、试验结果表征及数据处理等内容。2规范性引用文件文件。GB/T

228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法GB/T

228.2 金属材料拉伸试验 第2部分：高温试验方法GB/T

金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T

4340.1 金属维氏硬度试验 第1GB/T

13298 金属显微组织检验方法GB/T

17365 金属与合金电子探针定量分析样品的制备方法GB/T

19501 电子背散射衍射分析方法通则GB/T

21143 金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法NB/T

20555 核电厂老化与寿命管理术语3 术语和定义NB/T

20555界定的术语和定义适用于本文件。4 总体要求试验人员应具备相关高温热老化炉的基本操作技能及热老化的专业背景知识。应定期对热老化炉的炉体、控温热电偶及控温显示仪表进行检测或计量检定，保证相关试验参数和结果的可信度。5 试验仪器和设备热老化炉5.1.1

炉门与炉体需具有良好的密封性。5.1.2

宜配备相应的冷却水循环系统，以保护风机等部件。5.1.3

应设有超温保护、时到保护等安全保护装置，并定期检查安全保护装置的可靠性。5.1.4

应定期对炉体温度的准确性和均匀性进行校准。07Cr19Ni10

42540Cr15Mo2VN

41006Cr13

410．ｃｘｗ学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｏｍ标准下载T/CNS

80—2022．ｃｘｗ学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｏｍ标准下载加热及控温装置5.2.1

热老化炉应采用电加热方式。5.2.2

宜采用热风循环方式使炉腔均匀升温与保温。5.2.3

热老化炉能够长期稳定运行，炉内温度均匀性：±4

。5.2.4

控温精度：±1

。6 加速热老化温度与时间加速热老化温度应保证材料在加速热老化温度和实际服役温度下的微观组织转变机理一致。对于常见不锈钢材料及推荐的热老化温度见表1。表1 常见不锈钢材料及推荐热老化温度=exp表1 常见不锈钢材料及推荐热老化温度=exp

Q

1 1

RT

2 T1加速热老化时间t2t1

(1)

式中：t

——部件服役T温度下的热老化时间，单位为小时（ht

——热老化试验T温度下的热老化时间，单位为小时（h）；Q

——热老化激活能，单位为千焦每摩尔（kJ/molR

——气体常数，R=8.314

J/(mol∙K)；T

——部件服役温度，单位为开尔文（KT

——热老化试验温度，单位为开尔文（K）。热老化激活能Q见表2。kJ·mol-1ZG07Cr19Ni10ZG03Cr18Ni10ZG07Cr17Ni11Mo2=90.54

9.62Cr

20.59Si

7575

kJ/mol75

kJ/mol240

kJ/molZG07Cr19Ni10ZG03Cr18Ni10ZG07Cr17Ni11Mo2=107.20θ

1.78Cr

4.35

)N

6165

280

280‒330

330‒360

ZG07Cr19Ni10ZG03Cr18Ni10学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载表2 奥氏体不锈钢推荐的热老化激活能表2 奥氏体不锈钢推荐的热老化激活能

Q

计算公式金相检测用试样7.1.1 取样要求如下。a)

不同热老化时间的试样取样位置根据试验规格书确定，必要时应按照

GB/T13298

行。b)

每个试样均应标识并记录其在材料中的具体位置。7.1.2 试样制备要求如下。a)

宜采用电火花线切割等对材质影响小的加工方法从材料上取样。b)

宜用水砂纸对试样表面依次打磨至

2000#，最后用

2.5

μm

面。试样磨抛时应用水冷却，防止试样组织因受热而发生变化。c)

试样的具体刻蚀试剂及刻蚀时间可根据实际不锈钢牌号进行选择。其它微观组织结构检测用试样7.2.1 必要时，可采用电子背散射衍射、X

射线衍射、电子探针以及透射电子显微镜等分析方法对试样的微观组织结构和局部化学成分进行分析。7.2.2 不同热老化时间的试样取样方法可参照

7.1.1。7.2.3 试样制备应按照

GB/T

17365

和

GB/T

19501

的相关规定。硬度检测用试样7.3.1 取样要求如下。a)

不同热老化时间的试样取样位置根据试验规格书确定，必要时应按照

GB/T

4340.1

中的规定执行。b)

每个试样均应标识并记录其在材料中的具体位置。7.3.2 试样制备要求如下。a)

推荐用水砂纸对试样表面依次打磨至

2000#，最后用

2.5

μm

粒径的金刚石抛光膏机械抛光至镜面。试样磨抛时须用水冷却，防止试样组织因受热而发生变化。b)

对于铸造奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢等，需预先对试样进行刻蚀处理。夏比冲击试验用试样7.4.1 取样学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载要求如下。a)

不同热老化时间的试样取样位置以及开口方向可根据试验规格书确定，必要时应按照

229

中的规定执行。b)

每组冲击试验应至少取

3

个试样。c)

每个试样均应标识并记录其在材料中的具体位置。7.4.2 试验制备要求如下。a)

宜采用对试样冲击吸收能量影响较小的方法（如电火花切割）进行加工。b)

试样的尺寸和具体加工要求应按照

GB/T

中的规定进行执行。拉伸和断裂韧度测试7.5.1 取样要求如下。a)

不同热老化时间的试样取样位置和取样方向可根据试验规格书确定。b)

每组拉伸试验试样数量不应少于

3

个，断裂韧度测试用试样数量应足够。c)

每个试样均应标识并记录其在材料中的具体位置。7.5.2 试验制备要求如下。a)

b)

试样的尺寸和具体加工要求应按照

GB/T

和

GB/T

21143

中的规定进行执行。8 检测方法微观组织表征8.1.1 金相检测要求如下。a)

应按照

GB/T

13298

的规定执行。b)

在光学显微镜下对金相组织进行观察。奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢重点关注晶粒的大小以的分布情况。c)

板条界的析出相分布特征。d)

根据需要可利用扫描电子显微镜的能谱附件对试样的特殊区域进行成分定性分析，如组织的夹杂、析出相等。8.1.2 其他微观组织结构表征要求如下。a)

对不同热老化时间试样的物相结构进行定性分析。b)

观察基体中是否有调幅分解现象和

G

关注原奥氏体晶粒尺寸、马氏体板条取向及宽度、基体中是否有

ε

等沉淀强化相的析出，并记录析出相的形态与数量。学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载力学性能测试8.2.1 硬度测试要求如下。a)

不同热老化时间的试样的维氏硬度试验按照

GB/T

4340.1

的规定执行。b)

试。为避免相之间硬度的相互影响，宜选取较小的加载载荷，载荷保持时间为

15

s。c)

每相测试的硬度点数宜大于等于

3

d)

两相邻压痕中心之间的距离应为压痕对角长度的

3

压痕确定压痕间距。8.2.2 夏比冲击试验要求如下。a)

应按照

GB/T

229

的规定执行。b)

宜在室温下进行。c)

如需确定材料的韧脆转变温度，宜在-120

℃80

℃、温度间隔为

℃的条件下开展冲击试验。d)

根据需要可利用扫描电子显微镜对试样的断口形貌特征进行观察。8.2.3 拉伸和断裂韧度试验要求如下。a)

GB/T228.1、GB/T228.2

和

GB/T21143中的规定执行。b)

根据需要可利用扫描电子显微镜对试样的断口形貌特征进行观察。9 试验结果表征及数据处理对不同热老化时间的试样金相组成、晶粒尺寸、析出相分布数量及大小进行描述和对比。绘制晶粒尺寸、析出相数量等与热老化时间的关系图。必要时，对不同热老化时间试样的物相组成、晶粒取向、晶界类型、局部化学组成、马氏体板条取向及宽度、析出相尺寸与分布等进行对比和分析。对不同热老化时间试样的硬度进行对比和分析，获得材料基体各相硬度与热老化时间的关系图。对不同热老化时间试样的冲击吸收能量进行对比和分析，绘制冲击吸收能量与热老化时间之间的关系图，获得对冲击断口的形貌特征。对不同热老化时间试样的屈服强度、抗拉强度、断面收缩率和延伸率以及断裂韧度进行对比和分析，获得材料拉伸力学性能、断裂韧度与热老化时间的关系图。10 试验报告应包括但不限于以下内容：a)

试验名称和本文件编号；b)

材料牌号；c)

试验设备；d)

试样形状尺寸、取样位置、取样方向、冲击试样开口方向、试样数量等；学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载e)

试验参数，如热老化温度、热老化时间等；f)

等；g)

试验异常记录（如有）；h)

试验单位、试验人员和日期。学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/CNS

80—2022学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载参 考 文

献[1] Chung

H

M,

Leax

T

R.

Embrittlement

of

laboratory

reactoraged

CF3,CF8,

CF8M

stainless

steels

[J].

Mater.

Sci.Technol.,

1990,

6:

249[2] Chopra

O

K,

Chung

H

M.

Initial

of