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不锈钢管材质特点及选材要求 核电站核岛一回路系统由于要将放射性物质包容在其内，管道材料选择要求考虑运行工况、冷却剂介质、材料老化等多种因素．如核蒸汽系统输出堆芯热能的主管道，是连接反应堆压力容器和蒸汽发生器的特厚壁承压管道，属核一级关键设备，目前二代核电机组采用奥氏体--铁素体双相不锈钢离心铸管，而三代核电AP1000机组则采用超低碳控氮不锈钢整体锻造工艺制造，其技术难度非常高；与冷却剂相关的一回路管道系统采用不含Mo的18--10型、含Mo的17--12型及时效硬化型奥氏体不锈钢管；蒸汽发生器的传热管要求强韧性和耐应力腐蚀能力，通常采用Incone1600和Inconel690的镍基合金管；对于核蒸汽系统和核辅助系统管道（NSSS和BNI）则一般采用碳钢/碳锰钢管，如TUE250B、TU42C、P280GH（TU48C）、A106BP11Gr6等．常规岛管道二回路管道系统主要是输送蒸汽和给水，整个系统输送的介质温度、压力参数均比同功率火电机组低，没有高温蠕变问题，因此常规岛二回路管道系统用钢管采用碳/碳锰钢．但是，因为该管道系统输送带一定湿度的饱和蒸汽，存在“流动加速的腐蚀（FAC）”问题，这会间接影响整个电站的．对于存在流体加速腐蚀（FAC）的管道材料，要求选择能够抑制FAC现象的控Cr碳/锰钢，如控铬20钢、控铬A106/API5LB等；对于蒸汽湿度较大的高压缸排汽管线和高压加热器的抽汽管，直接选用Cr含量较高的合金钢管，如A355P11、P22等；对同时抗“FAC”和抗疲劳的蒸汽输水管线，则选用304L不锈钢管．表1及表2分别为我国和美国及法国核电管常用钢种牌号对照表．
316LN不锈钢管的动态再结晶行为与晶粒细化 低层错能的金属材料在热塑性变形过程中，动态再结晶是其主要的软化机制。316LN不锈钢管为典型低层错能钢，在再结晶温度线以上可以发生动态再结晶。动态再结晶是以无畸变的晶核生成、长大形成再结晶晶粒代替含有高位错密度的形变晶粒的过程，在大量位错的同时可以达到细化晶粒的目的。图１ａ为１１００℃时，316LN不锈钢管原始试样显微组织；图１ｂ为１１００℃、应变速率为０．０１ｓ－１时，316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的试样显微组织。 核电主管道锻造时应变速率可达０．０１ｓ－１量级。热力学模拟实验［６］得到了316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的规律，即随着真实应变的增加，流动应力趋于稳态，其临界的真实应变值为稳态应变εｓ。根据实验结果，稳态应变εｓ和Ｚ参数之间存在以下关系：εｓ＝０．１５３Ｚ０．０４４。其中，Ｚ为Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数，即温度补偿应变速率因子。316LN不锈钢管发生动态再结晶后的晶粒尺寸ｄＤＲＸ与Ｚ参数之间的关系为ｄＤＲＸ＝６．１０８×１０６Ｚ－０．３９２。根据以上公式，可以计算获得316LN不锈钢管在应变速率为０．０１ｓ－１条件下，各个温度的稳态应变εｓ以及晶粒尺寸ｄＤＲＸ，如表１中所示。 ＡＳＴＭ４级的晶粒大小大约为８０μｍ，因此在锻造的过程中，如果能保证每个温度条件下，316LN不锈钢管的真实应变大于稳态应变，则锻造后的晶粒尺寸可以达到ＡＳＴＭ４级或更细。在锻造的过程中，锻件温度是逐渐降低的。本文通过热力学模拟实验［７］，研究了316LN不锈钢管多道次变形条件下的动态再结晶行为。图２中为316LN不锈钢管在不同变形温度梯度、应变速率为０．０１ｓ－１条件下的双道次变形试样显微组织。其中：Ｔ１，Ｔ２，ε１和ε２分别为第１、２道次的变形温度和应变量。用截线法计算得到其晶粒尺寸分别为（ａ）５０．５μｍ和（ｂ）２３．８μｍ，满足晶粒度要求。因此，在１０５０～１２００℃的高温区，在锻造条件允许的情况下，增大316LN不锈钢管锻造时的变形量，有利于保证动态再结晶的充分发生和晶粒细化。
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