核電用結(jié)構(gòu)材料SCC裂紋擴(kuò)展的研究現(xiàn)狀

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(中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413)

我國(guó)核電發(fā)展堆型為壓水堆(PWR)，它主要由一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)構(gòu)成。一回路系統(tǒng)中的管道構(gòu)件、壓力容器、傳熱管等結(jié)構(gòu)材料主要有鎳基690、600合金及焊接金屬鎳基52/152合金，奧氏體304、316不銹鋼以及800合金、碳鋼等。這些材料服役于核電站高溫高壓水環(huán)境中，還要承受堆芯輻射對(duì)材料的腐蝕，再加上材料殘余應(yīng)力的多重作用，材料的腐蝕敏感性大大增加[1]。

在核電站腐蝕類型中，應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)是導(dǎo)致核電站停堆或事故的主要環(huán)境失效形式，核電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，SCC占整個(gè)濕態(tài)事故的80%以上。對(duì)結(jié)構(gòu)材料的SCC裂紋擴(kuò)展進(jìn)行研究可以了解SCC的裂紋擴(kuò)展行為和機(jī)理，揭示各因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展速率的影響機(jī)制，發(fā)展SCC裂紋擴(kuò)展理論，建立定量評(píng)測(cè)以及預(yù)測(cè)SCC發(fā)展的模型，對(duì)于預(yù)測(cè)反應(yīng)堆材料SCC裂紋擴(kuò)展深度以及發(fā)展抑制、緩解SCC的應(yīng)用技術(shù)有重要意義。故本工作對(duì)反應(yīng)堆用結(jié)構(gòu)材料的SCC裂紋擴(kuò)展的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，以期為相關(guān)研究提供借鑒。

1 SCC裂紋擴(kuò)展的理論模型

目前關(guān)于SCC的機(jī)理研究較多，也提出了一些模型，但迄今為止還沒有完整而統(tǒng)一的論述。這是因?yàn)椋篠CC裂尖處于大塊金屬中，無(wú)法在原子尺度被直接觀察到；斷裂表面經(jīng)常被腐蝕，無(wú)法觀察到裂紋尖端的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。對(duì)于SCC 裂紋擴(kuò)展機(jī)理的研究模型目前主要有滑移溶解模型[2-4]、環(huán)境耦合斷裂模型[5]和氫脆理論[6]等。

由FORD和ANDRESEN提出的滑移溶解模型目前被普遍接受[7-8]，見圖1。在該模型中,發(fā)生應(yīng)力腐蝕的合金表面都會(huì)形成一層致密的鈍化膜，在應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形致使鈍化膜破裂，裸露的金屬再次暴露在腐蝕環(huán)境中，相對(duì)于鈍化膜為陽(yáng)極，優(yōu)先被溶解，然后在自鈍化的作用下又會(huì)形成新的鈍化膜，通過(guò)滑移-膜破裂-金屬溶解-再鈍化的過(guò)程循環(huán)往復(fù)，最終SCC裂紋不斷向前擴(kuò)展。

圖1 滑移溶解模型Fig. 1 The slip-dissolution model

滑移溶解模型認(rèn)為:裂紋擴(kuò)展速率的控制因素為氧化膜破裂速率、再鈍化速率、金屬離子遠(yuǎn)離裂尖的擴(kuò)散速率。裂紋擴(kuò)展與氧化膜破裂后暴露在高溫高壓水環(huán)境中裸露金屬表面的溶解及鈍化過(guò)程的電流密度有關(guān)。FARADY根據(jù)滑移溶解模型建立了應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的半經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式：

(1)

(2)

FORD和ANDRESEN經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，通過(guò)假設(shè)發(fā)展了滑移溶解模型，假設(shè)A和n是各種系統(tǒng)參數(shù)(Ecorr、κ、REPR等)的連續(xù)函數(shù)，其中，Ecorr為腐蝕電位，κ為溶液電導(dǎo)率，REPR為基材敏化程度，并提出：

A=7.8×10-3n3.6

(3)

(4)

通過(guò)對(duì)裂尖反應(yīng)速率的測(cè)定和裂尖應(yīng)變速率的計(jì)算可以得出裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè)值，采用滑移溶解模型預(yù)測(cè)腐蝕電位、溶液濃度、敏化程度及應(yīng)力強(qiáng)度等對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的影響準(zhǔn)確度較高，在288 ℃高溫水中，304不銹鋼、低合金鋼、鎳基合金及輻照不銹鋼的裂紋擴(kuò)展速率的實(shí)測(cè)值與模型預(yù)測(cè)值符合得很好。

在環(huán)境耦合斷裂模型[5]中,裂紋擴(kuò)展是由裂尖反應(yīng)及裂紋外表面的反應(yīng)耦合決定的，裂尖金屬離子以及H2氧化產(chǎn)生的電子不斷通過(guò)金屬基體流向裂紋外表面以供氧化。該模型解釋了氧含量、溶液電導(dǎo)率等因素對(duì)材料SCC裂紋擴(kuò)展速率的影響，預(yù)測(cè)Cl-會(huì)在裂尖處聚集且裂尖環(huán)境會(huì)酸化。通過(guò)環(huán)境耦合斷裂模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有關(guān)裂紋擴(kuò)展速率與電位的關(guān)系的預(yù)測(cè)與試驗(yàn)結(jié)果較穩(wěn)合。

氫脆理論[6]認(rèn)為:在應(yīng)力的作用下，腐蝕反應(yīng)生成的氫會(huì)與裂尖金屬基體生成高度活化的氫化物或α′馬氏體相，使裂尖金屬基體發(fā)生脆變，SCC更易向深處擴(kuò)展。該理論可以很好地解釋高強(qiáng)度鋼在水介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕行為，但是該理論還沒有形成一個(gè)成體系的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展模型。

2 SCC裂紋擴(kuò)展的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

影響核電用結(jié)構(gòu)材料SCC裂紋擴(kuò)展行為的因素有很多，在材料制造和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕行為，這些影響因素可以總結(jié)為材料因素、應(yīng)力因素和水化學(xué)因素。

2.1 應(yīng)力因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展的影響

應(yīng)力是SCC產(chǎn)生的必要條件，應(yīng)力對(duì)不銹鋼SCC裂紋的萌生和擴(kuò)展有如下作用：破壞鈍化膜;加速Cl-和OH-吸附;改變鈍化膜的成分、結(jié)構(gòu);直接影響裂紋的宏觀、微觀形貌以及結(jié)晶學(xué)位向等斷裂特征;加速陽(yáng)極溶解[9]。

小若正倫等[9]研究了加載應(yīng)力對(duì)敏化304SS在高溫高壓水中SCC的影響，結(jié)果表明：加載應(yīng)力越大，304SS的開裂敏感性也越大。BERGE等[10]在堿性溶液中對(duì)304 SS、316 SS和鎳基合金進(jìn)行研究，也得到了類似的結(jié)論。

發(fā)生SCC需要一個(gè)最小的應(yīng)力強(qiáng)度因子(稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子KISCC)，只有當(dāng)施加的應(yīng)力強(qiáng)度因子(K)大于KISCC時(shí)，應(yīng)力腐蝕裂紋才能發(fā)生和擴(kuò)展，隨著裂紋的擴(kuò)展，當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子小于KISCC時(shí)，裂紋最終停止擴(kuò)展。一般來(lái)說(shuō)，隨著K的增大，應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率增大，材料應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率(rCG)隨應(yīng)力強(qiáng)度因子(K)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式一般表達(dá)為：

(5)

式中:a為裂紋長(zhǎng)度;β是通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算得到的。

2.2 材料因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展的影響

當(dāng)純鐵中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43%時(shí)，SCC的抗力明顯下降，氮對(duì)不銹鋼有類似的有害作用。硫也會(huì)增加奧氏體不銹鋼的氯脆敏感性，研究表明[11]，MnS會(huì)優(yōu)先被溶解，裂紋便由此處成核。純鐵中加入碳后，其SCC的敏感性增加，但碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.2%后，SCC抗力逐漸提高，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%時(shí)，SCC敏感性最大。對(duì)不銹鋼而言，Ti、Nb、Cr、Mn、Mo等對(duì)于抗晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕以及非氧化型酸腐蝕有效的合金元素都會(huì)增加其SCC敏感性，而一定量的Ni、Co、Si，則對(duì)于提高SCC抗力有促進(jìn)作用[12]。

對(duì)于鎳基合金，在含Cl-的溶液中，含鎳量低于18%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，沿晶應(yīng)力腐蝕開裂(IGSCC)敏感性隨著鎳含量的降低而增大；當(dāng)鎳量高于63%時(shí)，穿晶應(yīng)力腐蝕開裂(TGSCC)敏感性隨著鎳含量的升高而增大；當(dāng)含鎳量為18%～63%時(shí)，合金具有較好的抗SCC性能[13-15]。因此，控制合金元素中的Ni含量對(duì)于提高合金的抗SCC性能具有一定的積極作用。ARIOKA等[16]發(fā)現(xiàn)，隨著Ni含量的增大，SCC裂紋擴(kuò)展速率先減小后增大，當(dāng)Ni含量為20%～40%時(shí)，裂紋擴(kuò)展速率最小，與上述研究結(jié)果相符。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Cr會(huì)在裂紋內(nèi)部形成致密氧化膜Cr2O3，Cr含量的增加有助于提高鎳基合金在320～340 ℃高溫高壓水中的抗SCC能力，但是在360 ℃的水中,Cr含量對(duì)鎳基合金SCC敏感性的影響幾乎可以忽略不計(jì)。這是因?yàn)镃r2O3的溶解度隨著溫度的升高而增大，Cr2O3在360 ℃水中的溶解導(dǎo)致Cr對(duì)材料在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中的影響減小。

材料的微觀結(jié)構(gòu)也是影響應(yīng)力腐蝕的重要因素。晶粒尺寸、變形結(jié)構(gòu)(位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)、ε馬氏體、α′馬氏體)、敏化、偏析、δ鐵素體、輻照損傷等均是影響奧氏體不銹鋼SCC的重要因素[17-19]。例如奧氏體不銹鋼(面心立方)在氯化物溶液中很容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，而鐵素體不銹鋼(體心立方)在相同環(huán)境中的抗SCC性能則強(qiáng)得多，研究發(fā)現(xiàn)鐵素體可以阻擋不銹鋼中應(yīng)力腐蝕裂紋的發(fā)展[19]。在反應(yīng)堆中，長(zhǎng)時(shí)間的熱老化也會(huì)引起結(jié)構(gòu)材料微觀性能的改變，YOO等[20]發(fā)現(xiàn)，在相當(dāng)于反應(yīng)堆中10 a的熱老化使600合金的晶界處產(chǎn)生連續(xù)的沉淀，同時(shí)造成Cr缺失，合金的應(yīng)力腐蝕敏感性升高。LI等[21]發(fā)現(xiàn)雙相不銹鋼中的鐵素體在400 ℃環(huán)境中老化2 000 h后，會(huì)發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)分解，使晶粒硬化、脆化，導(dǎo)致不銹鋼的SCC敏感性增大。

材料在生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行彎曲、焊接、打磨、切割、打孔，這些工序不可避免會(huì)在材料中引入塑性變形和殘余應(yīng)力[22]，并在材料內(nèi)部產(chǎn)生大量缺陷，使材料脆化，更容易引起材料的應(yīng)力腐蝕開裂[22-30]。焊接還會(huì)在材料中形成金屬焊接熱影響區(qū)(HAZ)，在HAZ內(nèi)也存在大量的缺陷和殘余應(yīng)力，如果是異種材料焊接，HAZ還會(huì)存在成分梯度變化，這些都會(huì)降低材料的穩(wěn)定性，增加焊接部位的SCC敏感性，影響核電站的運(yùn)行安全。侯娟等[24]研究發(fā)現(xiàn)，同種金屬焊接過(guò)渡區(qū)的金屬焊接熱影響區(qū)具有殘余應(yīng)變峰值和敏感的晶界結(jié)構(gòu)，因此HAZ在焊接件中具有最高的SCC敏感性。LU研究發(fā)現(xiàn)，越接近熔接線，材料中的晶粒位相差越大，焊接過(guò)程引入了大量的缺陷，這些缺陷會(huì)影響SCC裂紋擴(kuò)展速率和裂紋延伸方向[31]。MENG等[32]研究了316L不銹鋼和52M鉻鐵合金的異種焊接區(qū)的應(yīng)力腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)HAZ區(qū)的裂紋擴(kuò)展行為與冷加工316L(CW 316L)合金的相似，其中溶解氧量(DO)對(duì)HAZ應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的影響與對(duì)10%～20% CW 316L合金的相似，溫度對(duì)HAZ應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的影響與對(duì)15%～20% CW 316L合金的相似。沿焊接線(FB)進(jìn)行裂紋擴(kuò)展研究發(fā)現(xiàn)[33]，在316L區(qū)的裂紋會(huì)產(chǎn)生垂直于FB的次裂紋，但是在52M區(qū)的裂紋沒有發(fā)現(xiàn)次裂紋，在240～340 ℃時(shí),應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率隨著溫度的升高而增大。

2.3 水化學(xué)因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展的影響

2.3.1 水化學(xué)因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展影響的研究

核反應(yīng)堆中具有嚴(yán)苛的高溫高壓以及各種異常工況的水化學(xué)環(huán)境，眾多研究結(jié)果表明[34-39]，在高溫高壓的核反應(yīng)堆環(huán)境中,能引起結(jié)構(gòu)材料SCC的水化學(xué)因素很多，如含Cl-，F(xiàn)-，Br-、H2S、NaOH、連多硫酸等的水溶液，其中材料在含氯化物、硫化物和堿性環(huán)境中的SCC最為典型。另外，介質(zhì)的溫度、pH等對(duì)奧氏體不銹鋼的SCC都會(huì)產(chǎn)生影響。

在PWR一回路中，加氫對(duì)改善回路中水化學(xué)環(huán)境具有重要的作用，可以降低氧化性輻照分解產(chǎn)物，減少水中游離氧，大大減輕結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。316LSS在320 ℃含氯化物和氫或氧的硼酸溶液中的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)(SSRT)結(jié)果表明[40]，316LSS主要發(fā)生TGSCC，但也觀察到了IGSCC，試樣斷口形貌顯示為典型的氯致SCC形貌。而且在還原性條件下的平均裂紋擴(kuò)展速率約是在氧化性條件下的四分之一，ARIOKA也有相似發(fā)現(xiàn)[41]。冷加工316LSS在一回路模擬水中發(fā)生了IGSCC，并且隨著溶液中溶氧量(DO)的增大，裂紋擴(kuò)展速率不斷增大，并且在材料晶粒邊界殘余應(yīng)力增大。

溶解氧對(duì)核電站回路中材料IGSCC的影響相當(dāng)大，因此一定要嚴(yán)格控制水中的溶解氧含量，尤其是Cl-和O協(xié)同作用更能顯著增加材料的SCC風(fēng)險(xiǎn)，溶解氧大大降低了引發(fā)不銹鋼SCC的Cl-濃度閾值。WILLIAMS的研究發(fā)現(xiàn)，304SS在高溫高壓水中發(fā)生SCC的臨界氯離子濃度和臨界氧濃度滿足關(guān)系式：[O2]×[Cl-]>(1 mg/L)2。DU等[42]的研究發(fā)現(xiàn)316/316L不銹鋼在含氫純水中的SCC速率最低，加入30 μg/kg Cl-后,裂紋擴(kuò)展速率是原來(lái)的三倍，通入氧氣后材料的裂紋擴(kuò)展速率是原來(lái)的20倍，同時(shí)加入30 μg/kg Cl-和O2，材料的裂紋擴(kuò)展速率是原來(lái)的40倍。ZHANG等[43]也發(fā)現(xiàn)冷加工的316SS在反應(yīng)堆第一回路水環(huán)境中隨著DO的增大材料的SCC敏感性隨之增大，并且在DO較小時(shí),溶氧量對(duì)材料SCC敏感性的影響較大，當(dāng)DO≥1 000 μg/kg后，隨著DO的增大,試樣的裂紋擴(kuò)展速率增長(zhǎng)減緩。

水中的雜質(zhì)離子如Na+、Zn2+、F-、Cu2+、SO42-、PO43-、NO3-等的含量也是影響反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料SCC敏感性的重要因素，其中影響最大的雜質(zhì)離子為Cl-和SO42-，低于5 μg/kg的Cl-也會(huì)顯著影響奧氏體不銹鋼的SCC裂紋擴(kuò)展速率[44]。

唐占梅等[45-47]研究表明，316LNSS、304NSS、316TiSS隨著環(huán)境中氯離子濃度的增大,SCC敏感性不斷增大。張平柱等[48]發(fā)現(xiàn)起裂時(shí)間的對(duì)數(shù)lgτ和載荷的對(duì)數(shù)lgP和Cl-濃度的對(duì)數(shù)lgω(Cl-)皆呈良好的線性關(guān)系，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的閾值應(yīng)力與Cl-濃度和應(yīng)變速率有關(guān)，隨著Cl-濃度和應(yīng)變速率的升高，閾值應(yīng)力降低。

2.3.2 水化學(xué)因素對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展影響的機(jī)理

如圖2，根據(jù)滑移-溶解-氧化模型[7-8,49]，應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率主要取決于裂紋尖端氧化膜的破裂時(shí)間和氧化膜破裂區(qū)金屬基體的氧化速率。SCC裂紋通常是微米級(jí)的，氧氣無(wú)法較快擴(kuò)散到裂紋中，故在裂紋外側(cè)到裂紋尖端之間存在腐蝕電位梯度[50]。在含氫水中，裂紋內(nèi)部沒有發(fā)生H2的消耗，所以裂紋尖端和裂紋表面沒有電位差，腐蝕不易進(jìn)行，裂紋尖端溶解的陽(yáng)離子還可以吸引水中的OH-，使裂紋尖端的溶液pH上升，金屬離子的溶解度下降。隨著溶液中含氧量的增大，裂紋外表面的腐蝕電位增大，如圖3所示[51]，但是由于氧在裂紋中難以擴(kuò)散，并且在裂紋內(nèi)部消耗較大，隨著DO的增大裂紋尖端腐蝕電位增長(zhǎng)不明顯，依舊保持著較低的腐蝕電位，金屬離子會(huì)在電勢(shì)梯度和濃度梯度的作用下擴(kuò)散到裂紋外，使金屬基體溶解量增大，應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率增大，裂紋擴(kuò)展速率與腐蝕電位的關(guān)系如圖4所示[52]。裂紋中溶解的O還會(huì)和金屬離子反應(yīng)生成HNiO2-和HFeO2-[53]，減少金屬離子含量，使裂紋尖端pH降低，裂紋尖端金屬基體加速氧化，從而使應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率增大。另一方面，在DO較小時(shí),隨著DO的增大腐蝕電位增加較快;而當(dāng)DO較大時(shí),隨著DO的增大,腐蝕電位增加變緩。因此,在DO較小時(shí),溶氧量的變化對(duì)材料的SCC影響較大，在DO較大時(shí)溶氧量的變化對(duì)材料的SCC影響較小。

圖2 裂紋尖端延伸過(guò)程化學(xué)反應(yīng)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of chemical reaction in crack tip extension process

圖3 溶解氧量對(duì)腐蝕電位的影響Fig. 3 Effect of dissolved oxygen on ECP

圖4 裂紋擴(kuò)展速率與腐蝕電位(ECP)的關(guān)系Fig. 4 The relationship between crack propagation rate and ECP

在應(yīng)力腐蝕過(guò)程中，裂紋中的電化學(xué)反應(yīng)分為兩個(gè)部分，裂紋尖端為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，裂紋表面為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。其中裂紋尖端發(fā)生如下反應(yīng)[54]：

(6)

(7)

(8)

在高溫高壓水中，陽(yáng)極反應(yīng)迅速進(jìn)行，使裂紋尖端水環(huán)境中含有少量的金屬陽(yáng)離子，水中的OH-被吸引到裂紋中，導(dǎo)致裂紋尖端呈堿性，pH每升高一個(gè)單位，水中溶解的Fe、Ni、Cr等金屬陽(yáng)離子的量會(huì)降低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)[55]，所以裂紋擴(kuò)展速率較低。當(dāng)向水中加入一定量的Cl-和SO42-后，陰離子向裂紋尖端富集，使裂紋尖端含有較高濃度的Cl-和SO42-，一般為水環(huán)境中的30～50倍，水中的H+則在電勢(shì)梯度的作用下向裂紋尖端移動(dòng)，使裂紋尖端pH下降，材料的溶解度不斷增大，從而促進(jìn)材料SCC裂紋擴(kuò)展[56]。

在氧氣環(huán)境中，材料裂紋前端會(huì)形成氧化膜，研究發(fā)現(xiàn)，氧化膜主要為致密的富Cr尖晶石結(jié)構(gòu)，連續(xù)致密，在很大程度上降低了材料的SCC裂紋擴(kuò)展速率，另外，在裂紋前端還發(fā)現(xiàn)富Ni區(qū)[56,62]。研究發(fā)現(xiàn)[62-63]由于應(yīng)力腐蝕裂紋尖端氧分壓比較小，再加上Cr的氧化物具有比較高的吉布斯自由能，所以周圍區(qū)域的Cr能夠擴(kuò)散到裂紋中形成致密的高鉻氧化物(如Fe2Cr2O4)。THOMAS等[63]認(rèn)為富Ni區(qū)是由于Cr和Fe的向外擴(kuò)散和氧化所引起的，所以富Ni區(qū)有很多空位缺陷。

在SCC裂紋擴(kuò)展機(jī)理的研究中，較多研究者使用滑移溶解模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋，滑移溶解模型也能很好地對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行詮釋，如溶解氧含量、電導(dǎo)率、應(yīng)力因素、雜質(zhì)離子含量對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的影響。研究者結(jié)合了滑移溶解模型和環(huán)境耦合斷裂模型，將影響膜破裂及金屬基體溶解的角度和電化學(xué)的角度結(jié)合起來(lái)共同分析了溶氧量、溶氫量以及雜質(zhì)離子對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的影響，結(jié)合多種模型對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行研究也是未來(lái)研究的一個(gè)趨勢(shì)。

3 結(jié)論與展望

研究者從不同方面研究了核電用結(jié)構(gòu)材料在高溫高壓水中的SCC裂紋擴(kuò)展行為，并提出了SCC裂紋擴(kuò)展機(jī)制和模型,對(duì)不同的影響因素進(jìn)行了解釋，同時(shí)進(jìn)行了大量的微觀試驗(yàn)，觀察了不同條件下SCC裂紋尖端的形貌和元素分布，對(duì)提出的SCC裂紋擴(kuò)展模型和機(jī)制進(jìn)行了驗(yàn)證和補(bǔ)充，取得了較大的進(jìn)展，但是有很多問(wèn)題仍未解決，例如尚未有統(tǒng)一的SCC裂紋擴(kuò)展機(jī)制和模型，裂紋擴(kuò)展缺乏微觀分析，難以取得符合現(xiàn)場(chǎng)SCC實(shí)際規(guī)律的裂紋擴(kuò)展速率數(shù)據(jù)等。

為了更進(jìn)一步對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行研究，未來(lái)應(yīng)該在更微觀的層次上對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析，在微納米的尺度來(lái)探究裂紋擴(kuò)展過(guò)程中金屬基體成分及結(jié)構(gòu)的變化和氧化膜的形成及組成的變化。