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疲劳是核电材料失效的一种重要的形式之一,世界各国核电的制造、运行经验表明,在焊接过程中,核电主设备上安全端的镍基合金焊缝经常出现微裂纹等小尺寸缺陷。通过现有的无损检测手段,这些小尺寸缺陷通常是可接受的显示信号。本课题以此为背景,研究了轧制态690镍基合金锻件与其同系列的焊接态镍基合金的疲劳性能差异以及此类微裂纹对焊接接头的疲劳性能及裂纹扩展速率的影响。基于国际上已有的经验和数据,进行如下实验工作,并得出主要的结论:1.对轧制态的690镍基合金锻件和其同系列的ERNiCrFe-7镍基合金焊丝焊接的焊接件及ERNiCrFe-7A镍基合金焊接的焊接件的微观组织进行了观察,其中ERNiCrFe-7镍基合金焊丝焊接件包括对接焊缝位置没有微裂纹的C49-1和含有大量微裂纹的C49-2,ERNi CrFe-7A镍基合金焊丝焊接件包括对接焊缝位置没有微裂纹的安全端P和含有大量微裂纹的C50-1。观察发现,四种焊接件的镍基焊缝均为粗大的奥氏体枝晶。在C49-1和P两种焊接件上没有观察到明显的微裂纹,C50-1和C49-2两种焊接件对接焊缝区观察到许多微裂纹缺陷,与设计相符。C50-1和C49-2焊接件上的微裂纹缺陷位于枝晶晶界位置,分布不是很均匀,尺寸多在0.3mm以下;观察到局部偶有长裂纹型缺陷。690板材显微组织为等轴的奥氏体晶粒,并带有带状组织特征。2.对轧制态的690镍基合金及四种焊接件焊缝进行室温下的应变疲劳实验,研究发现,在应变疲劳性能试验中,随着应变幅降低,690镍基合金及其焊缝的疲劳寿命都显著增高,690镍基合金板材在0.2%,0.3%,0.45%,0.6%四种应变幅下的应变疲劳寿命均高于其同系列的焊接件焊缝的应变疲劳寿命。在采用ERNiCrFe-7焊接的两种焊接件里,除了0.45%应变幅下寿命略低以外,微裂纹极少极小的C49-1的寿命基本要高于裂纹较多的C49-2;在采用ERNiCrFe-7A的两种焊接件里,无微裂纹的P在所有应变幅条件下的寿命均明显高于微裂纹较多的C50-1。含微裂纹的焊接件的寿命低于对应的无微裂纹焊接件,主要原因应该是晶界上有许多微裂纹可作为疲劳裂纹萌生地和初始的扩展途径。四种焊接件的寿命明显低于690镍基合金板材,试验数据点有明显的离散性,主要原因应该是晶界强度较弱,焊缝金属晶粒粗大、显微组织及缺陷不够均匀等。3.对轧制态的690镍基合金及四种焊接件对接焊缝进行室温下的疲劳裂纹扩展实验,研究发现,690镍基合金疲劳裂纹扩展速率与两种不带微裂纹的焊接件C49-1和安全端P焊接件疲劳裂纹扩展速率在稳态裂纹扩展区相差不大。同种材料焊接的有、无微裂纹的焊接件对接焊缝,在稳态裂纹扩展区相差也不是很大。其原因应该是裂纹疲劳扩展基本都是穿晶断裂,预先存在的沿晶微裂纹没有起到明显的促进扩展作用。