一、项目简介

甲方与北京科技大学国家材料服役安全科学中心于2020年1月至2021年7月联合开展了“核电蒸汽发生器热交换管和二回路管道的服役行为评价技术研发”项目研究，利用高温高压水汽环境结构材料试验装置完成了核电二回路管道材料表面改性的流动加速腐蚀高通量试验研究工作。

二回路管道是连通核电站的核岛与汽轮机、把反应堆一回路热能传输给汽轮机发电的大动脉，管道大部分由碳钢制成，流动加速腐蚀（FAC）是二回路管道在服役工况下长期运行的主要失效机制，造成管壁减薄。使用不同热处理组织和不同工艺表面改性的片状、管子、弯管试样在模拟压水堆二回路循环水环境下开展流动加速腐蚀试验，揭示二回路管道在服役环境下的流动加速腐蚀机理，建立减缓流动加速腐蚀的材料组织控制工艺和表面处理工艺。

该工作的主要试验技术难点是需要同时对不同材质（不同组织结构和表面状态）、不同形式（片状、不同管径的直管和弯管）试样在不同参数高温高压水环境（温度、压力、流速、水化学）下开展试验。一般的高温高压试验装置只能开展片状试样浸泡在高温高压水中的旋转流动腐蚀试验，这与真实的管道内高速流动高温高压水引起的加速腐蚀工况差异巨大。

国家材料服役安全科学中心高温高压腐蚀实验站的亚临界水汽环境结构材料试验装置具有两条水环境精确可控的高温高压高速循环回路，最高流量可达5000L/h，试验段空间长度可达4米，通过模块化设计可同时对N组管道试样串联开展高温高压水流动加速腐蚀试验，因此，甲方寻找国家材料服役安全科学中心合作开展了该项目研究。

二、试验技术

1、试验设备

      使用国家材料服役安全科学中心高温高压水汽环境结构材料试验装置子项目的亚临界水汽环境结构材料试验装置（含高压釜加载系统和高温高压循环水双回路系统）和高压釜旋转电极结构材料试验装置开展试验。

高压釜旋转电极结构材料试验装置

2、试验方案

该工作的思路是结合使用亚临界水汽环境结构材料试验装置的高流速循环水回路系统和高压釜旋转电极结构材料试验装置，分别开展管道试样（不同直径的直管和弯管）内部通入流动高温高压水的流动加速腐蚀试验、片状试样以多种角度插在内部为高流速高温高压水管道中的流动加速腐蚀试验、片状试样固定在高压釜中的旋转圆盘上在高温高压水中高速旋转的流动加速腐蚀试验，并对不同显微组织状态和表面处理状态的材料同时开展对比试验，从而研究试样形状、流态、高温高压水环境、显微组织、表面处理对材料的流动加速腐蚀性能的影响。为了实现这一试验功能，需要对高压釜旋转圆盘进行定制设计，已实现同时开展多个试样测试；对亚临界水汽环境结构材料试验装置的回路管道进行定制设计，以实现同时开展直管、弯管和插片试样测试。设计的试验段工装如下图所示，在高压釜装置中实现24个片状试样同时测试；在管道回路试验装置中实现不同管径的3组直管（28个直管试样）和8个弯管试样组合，并在管道中设计插片销孔，可同时对56个片状试样测试。因此，可同时开展的研究因素有材料状态、试样形状、试样尺寸、温度、压力、流速、水化学和流态（对应不同位置）8种，可通过一次试验揭示各个因素的影响规律和多因素耦合影响规律，形成了二回路管道流动加速腐蚀高通量试验试验评价方法。

高压釜旋转圆盘及片状试样组合、弯管试样、管道FAC试验段