张 毅,张 威,尹 鹏,周昌玉

(南京工业大学 机械与动力工程学院,南京 211816)

0 引言

伴随着“双碳”目标的提出以及化石能源现有储量难以支持可持续发展的问题,我国能源体系逐渐向低碳、绿色方向发展。核电具有高效、清洁、安全,具有资源消耗少、环境影响小和供应能力强等优点,其在电力体系中的作用从原来的弥补电力缺口向新型电力市场主力能源转型。316L奥氏体不锈钢由于其优异的高温疲劳强度和抗氧化、腐蚀性能,被广泛应用于核电高温压力容器和管道系统中。核电机组在服役中,材料力学性能退化是高温部件的一个常见问题。在动态或交变载荷条件下工作的工程结构和部件,其力学性能往往随着疲劳周次的增长而不断下降[1-2]。因此,高温部件在使用条件下的剩余寿命研究通常涉及材料累积疲劳损伤程度的评估,这种评估一般通过定量测量服役过程中材料的力学性能(如屈服强度、抗拉强度和硬度等)来进行。

HAMDOON等[3]试验发现,施加疲劳载荷会使AISI 1022钢屈服强度和抗拉强度增大,而延性和韧性降低。FROUSTEY等[4]则发现疲劳对材料力学性能的劣化影响与疲劳载荷初始阶段观察到的材料硬化有关。SNCHEZ-SANTANA等[5-8]研究了低周疲劳载荷对6061-T6铝合金和AISI 4140T钢拉伸性能的影响,发现随着疲劳周次的增加,两种材料的屈服强度显著降低。PAUL等[9-11]发现随着疲劳周次的增加,304LN的屈服强度和极限抗拉强度开始急剧增加,随后达到饱和,然后逐渐降低。等[12]进一步发现疲劳加载后拉伸性能的变化取决于疲劳载荷的幅值和周次,当疲劳周次达到75%Nf时会出现断裂模式由延性向脆性转变[13-14]。……