[发明专利]一种脉冲电流消除A508-3钢老化脆化的方法

说明书

本发明提供一种脉冲电流消除A508‑3钢老化脆化的方法，本发明将老化的A508‑3钢固定在脉冲电源上，持续施加电流脉冲直至相应时间，对老化脆化的A508‑3钢进行脉冲电流处理，根据评估的A508‑3钢的老化脆化程度及样品的尺寸大小确定脉冲电流作用参数及脉冲电流的作用时间；脉冲电流处理的参数范围：频率1~2000Hz，脉宽20μs~1ms，电流10~5000A，作用时间5min~10h。本发明可以“原位”对已发生辐照脆化的A508‑3钢进行处理，使已老化脆化的A508‑3钢的位错缺陷数量得到大幅度降低，进而恢复其夏比冲击韧性，同时还可以进一步降低消除A508‑3钢脆化所需要的温度，节约大量能源。

技术领域

本发明属于金属材料处理领域，具体为一种脉冲电流消除A508-3钢老化脆化的方法，进一步涉及一种脉冲电流消除老化脆化A508-3钢中缺陷进而提升韧性的方法。

背景技术

核能被称作是绿色能源，在全球环境状况恶劣且能源供应紧张的今天，世界各国都把核能作为发展方向。目前，我国核电站在建数量和计划装机总容量均居世界第一。已建成和计划建设的核电站中大部分为压水堆核电站。第三代压水堆核电站的核心结构部件—反应堆压力容器采用A508-3钢作为制造材料。A508-3钢相比于第二代反应堆压力容器材料拥有更好的韧性和耐腐蚀性。在反应堆压力容器服役过程中，A508-3钢会受到高能中子束辐照而引起辐照脆化损伤，高能中子撞击材料会产生Frankel缺陷，引起析出相的析出，促进位错增殖并阻碍位错移动，进而产生位错环缺陷。宏观力学性能表现为材料的硬度和强度增加，韧性严重下降，韧脆转变温度上升，材料易发生低应力断裂。同时，压力容器的服役温度为280℃~330℃，服役过程中A508-3钢也会产生热老化损伤，加速材料失效。A508-3钢的辐照脆化损伤一方面严重威胁核电站的安全运行，另一方面大大降低核电站的服役寿命。

目前，对受到辐照脆化损伤的A508-3钢的修复方式是对其进行退火处理，文献《The effects of irradiation, annealing and reirradiation on RPV steels》公开了对已受到辐照脆化损伤的A508-3钢在460℃下进行长达168h的退火处理这种方法。长时间的退火处理可以降低或消除A508-3钢的内应力，进而降低或消除位错缺陷，修复压力容器的辐照脆化损伤。这种传统的退火处理方式仅适用于尺寸较小的受损伤材料，服役的压力容器用钢体积巨大且终生不可拆卸，退火处理的方式无法对其进行损伤修复，除此之外，退火处理的耗时相对于核电站停工检修的时间来说相对较长。因此，退火处理修复核电压力容器用钢A508-3钢辐照脆化损伤这一方法不具备现场实施的可行性。

脉冲电流是一种瞬时高能特殊处理手段，可以改善金属材料性能。专利（CN102260785A）公开了一种应用脉冲电流消除残余应力的装置，该发明设计了包含提供电源的电源输入模块，储存电能的电容器储能组，对电容器储能组进行充电的充电模块，和将电容器储能组储存的电能释放至负载的放电模块等装置，可以应用高能脉冲电流对工件进行处理，消除工件内部残余应力。但该发明并未提及脉冲电流对与位错的作用，且该装置能量消耗大，占地面积广，不适合实际应用。专利（CN108315549A）公开了一种脉冲电流作用下老化双相不锈钢性能再生的方法，该方法应用脉冲电流对老化双相不锈钢中析出的脆生相进行溶解，进而恢复其性能。而本专利是利用脉冲电流对老化脆化的A508-3钢中的位错缺陷进行消除。两者的研究对象和研究内容有很大不同。