690合金在室温条件下微幅冲击磨损特性研究

摘要

核电厂在实际运行过程中，流致振动是导致蒸汽发生器中的传热管与抗震条以及支撑板之间相互作用的重要原因，由于传热管与抗震条以及支撑板在设计和制造阶段都预留有间隙，传热管就会出现微幅冲击磨损现象，导致传热管磨损减薄以及开裂失效。通过模拟传热管承受微小幅度冲击载荷作用形式，揭示其发生的冲击磨损以及开裂失效的原因和机理。研究的成果可以为掌握因流致振动而引发的冲击磨损以及相关失效提供一定理论支持，因此本研究有着极其重要的科学意义和实际工程应用价值。
　　本研究采用小载荷冲击磨损试验机，在不同冲击载荷下，选取不同长度的690传热管和405不锈钢平面试样进行线面接触条件下的微幅冲击磨损试验。并结合白光干涉仪、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、能谱仪(EDX)、X射线电子能谱仪(XPS)分析了试验后样品的磨损性能和损伤行为，得到的结论如下:
　　1.传热管长度对实验结果有重要影响，传热管越长，其刚度越大，不易产生弯曲交变疲劳，主要表现为磨损;传热管越短，其刚度越小，容易疲劳开裂;
　　2.在小载荷条件下，传热管损伤主要表现为表面出现氧化，然后形成剥落层，最终导致磨损;在大载荷条件下，传热管损伤表现为氧化剥落层，另外由于传热管表面承受较大应力，表层材料受较大挤压作用，进而导致表层材料发生位错滑移，最终导致传热管开裂;
　　3.在水环境实验条件下，材料的损伤明显较干态下轻微。其原因可能是水膜在平面试样与管试样之间有阻尼的作用，降低了传热管材料的应力;另一方面在水环境中含氧量低，不易形成氧化剥落层，导致其开裂所需的载荷值比同等条件干态下要大得多。

目录

声明

摘要

英文摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．1．1 工程应用背景

1．1．2 流致振动简介

1．1．2 微动磨损与微动疲劳简介

1．1．3 压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料的发展

1．1．4 国内外690合金研究动态

1．2 冲击磨损简介

1．3 论文选题的意义和研究内容

1．3．1 本论文的研究意义

1．3．2 本论文的研究内容

第2章 实验材料和方法

2．1 试验材料的选择与制备

2．1．1 管试样材料

2．1．2 平面试样材料

2．2 微幅冲击磨损试验装置与参数

2．2．1 实验装置

2．2．2 实验参数

2．3 磨损机理分析方法

2．3．1 磨痕面积

2．3．2 磨痕形貌分析

2．3．3 硬度分析

2．3．4 断口分析

第3章 干态条件下690合金传热管微幅冲击磨损行为

3．1 冲击磨损情况

3．2 磨痕面积

3．2．1 冲击载荷的影响

3．2．2 实验管长度的影响

3．3 微幅冲击磨损机理的讨论

3．3．1 冲击载荷对磨损机理的影响

3．3．2 实验管长度对磨损机理的影响

3．4 本章小结

第4章 水环境条件下690合金传热管微幅冲击磨损行为

4．1 冲击磨损情况

4．2 磨痕面积

4．2．1 冲击载荷的影响

4．1．2 实验管长度的影响

4．3 微幅冲击磨损机理的讨论

4．3．1 冲击载荷对磨损机理的影响

4．3．2 实验管长度对磨损机理的影响

4．4 本章小结

第5章 两种润滑条件下试验结果对比与分析

5．1 磨痕形貌对比与分析

5．2 微幅冲击磨损综合对比与分析

5．2．1 整体实验情况

5．2．2 磨痕面积

5．2．3 磨损及失效机理

5．3 本章小结

结论

研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文