异种金属焊接接头材料高温高压水应力腐蚀的原位研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51371174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Dissimilar metal weld joint is a kind of weak components in pressure boundary of primary circuit in PWR nuclear power plants (NPPs). Stress corrosion cracking (SCC) of the weld joint after long-term service in high temperature pressurized water is one of major failure modes for the key equipments serving in PWR primary circuit. The present project mainly investigates in-situ signals of electrochemical noise (EN) and acoustic emission (AE), mechanisms of EN and AE sources, and their correlation during SCC processes for the materials of nozzle safe end between reactor pressure vessel and main pipe in simulated PWR high temperature pressurized water, by using SCC tests, in-situ EN,AE and optical measurements, and thermodynamic analysis. The emphasis is laid on the relationship between crack initiation and propagation of SCC and typical EN and AE parameters. The effects of microstructure of the weld joint, temperature, applied potential and water chemistry on the above typical parameters will be inspected carefully. The aim is to clarify SCC failure mechanism for the dissimilar metal weld joint in high temperature pressurized water and to build up a SCC degradation criterion. The present work will pave both theoretical and technical ways for improving the on-line monitoring & inspecting capacity of corrosion degradation of key components in PWR NPPs, and also to ensure their safe service and to assess their service lives.
异种金属焊接接头是压水堆(PWR)核电站一回路压力边界的薄弱环节,其在高温高压水中长期服役时的应力腐蚀开裂(SCC)是导致PWR一回路关键设备失效的主要原因之一。本项目以PWR核电站压力容器与主管道连接部位的异种金属焊接接头材料为研究对象,运用原位电化学噪音(EN)和声发射(AE)测量及光学观测技术,结合高温高压水腐蚀热力学分析,研究异种金属焊接接头在模拟PWR一回路高温高压水中SCC的EN和AE信号特征、源机制及其相关性,确定SCC裂纹萌生与扩展与EN和AE特征参数的对应关系,考察焊接接头组织结构、温度、外加电位、水化学等因素的影响规律,阐明高温高压水SCC失效机理,建立异种金属焊接接头高温高压水SCC的损伤判据,为提高PWR核电站关键设备服役薄弱环节的在线监检测能力、保障其运行安全、评价其服役寿命提供理论和技术基础。

结项摘要

异种金属焊接接头由于存在成分与组织梯度变化、机械性能变化和较大残余应变,是压水堆(PWR)核电站一回路压力边界的薄弱环节,其在高温高压水中长期服役时的腐蚀与应力腐蚀(SCC)损伤是导致PWR一回路关键设备失效的主要原因之一。本项目表征了PWR核电站压力容器与主管道连接部位的低合金钢/不锈钢异种金属焊接接头材料的成分、组织结构和残余应变特征;成功研发了模拟核电高温高压循环水环境中原位声发射(AE)和电化学噪声(EN)联合测试技术,包括电化学测量探头、密封系统、波导杆及信号解析等,已授权三项国家发明专利;获得了焊接接头材料高温高压水腐蚀热力学和动力学规律,包括:高温多元体系的电位-pH关系、高温水腐蚀产物的溶解度与晶体结构特征、极化曲线、阻抗谱、EN特征等;结合恒载荷和慢拉伸SCC试验技术、原位AE和EN测量技术及表面和微观分析方法,获得了材料表面钝化膜破裂、亚稳点蚀形核、长大和再钝化过程的EN特征及水化学的影响规律;揭示了材料高温高压水SCC过程中的AE特征、区分了穿晶SCC和沿晶SCC的源机制,确定了SCC裂纹萌生与扩展与AE特征参数的对应关系;阐明了微观组织、温度、电位、PWR一回路注Zn水化学等因素对焊接接头材料腐蚀与开裂的影响规律及高温高压水SCC损伤机理,获得了SCC损伤的AE判据。研究结果为深入认识核电关键材料高温高压水腐蚀与SCC损伤过程和机理提供了直接的证据,从防止腐蚀损伤、抑制产物释放的角度建议了PWR核电站一回路水化学的优化控制方案,也为发展PWR核电站一回路压力边界设备材料服役过程中腐蚀损伤的在线监测技术及防护措施奠定了理论和技术基础。相关研究成果已应用于核电企业,并获中国核能行业协会科学技术发明奖一等奖及中国核工业集团公司科学技术奖三等奖。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(11)
专利数量(3)
Effects of crevice geometry on corrosion behavior of 304 stainless steel during crevice corrosion in high temperature pure water
缝隙几何形状对304不锈钢高温纯水中缝隙腐蚀行为的影响
  • DOI:
    10.1016/j.corsci.2016.04.049
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Corrosion Science
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    D. X. Chen;E.-H. Han;X. Q. Wu
  • 通讯作者:
    X. Q. Wu
Strain-rate dependent fatigue behavior of 316LN stainless steel in high-temperature water
316LN 不锈钢在高温水中的应变率相关疲劳行为
  • DOI:
    10.1016/j.jnucmat.2017.03.040
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    J. B. Tan;X. Q. Wu;E.-H. Han;W. Ke;X. Wang;H. T. Sun
  • 通讯作者:
    H. T. Sun
高温水溶液pH值原位测量系统与机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭琦;吴欣强;韩恩厚;柯伟
  • 通讯作者:
    柯伟
pH response behaviors and mechanisms of different tungsten/tungsten oxide electrodes for long-term monitoring
不同钨/氧化钨电极长期监测的pH响应行为和机制
  • DOI:
    10.1016/j.jelechem.2016.10.026
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Q. Guo;X. Q. Wu;E.-H. Han;W. Ke
  • 通讯作者:
    W. Ke
压水堆核电站一次侧水化学与设备材料腐蚀损伤的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    上海大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴欣强;刘侠和;韩恩厚;柯伟
  • 通讯作者:
    柯伟

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其他文献

电化学噪声原位监测应力腐蚀开裂的研究现状与进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国腐蚀与防护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张震;吴欣强;谭季波
  • 通讯作者:
    谭季波
耐铅铋腐蚀铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展
  • DOI:
    10.11900/0412.1961.2022.00531
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴欣强;戎利建;谭季波;陈胜虎;胡小锋;张洋鹏;张兹瑜
  • 通讯作者:
    张兹瑜

其他文献

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模拟压水堆一回路冷却剂中燃料包壳管表面垢沉积行为与机理研究
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  • 批准年份:
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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