3-70 高压氚对不锈钢力学性能的影响

任大鹏 倪然夫 朱新亮 邱志聪 郎定木

　　研究不锈钢在高压氢(氘、氚)环境中使用时，材料性能要从两方面进行考虑。一是短时或“瞬时”性能。在这种情况下，通过扩散方式进入金属内部的氢(氘、氚)很少或没有。这种性能可以通过在高压气氛中进行拉伸或断裂力学试验来模拟。二是考虑“长期”性能，即氢(氘、氚)气进入材料内部的性能。这种情况是由于材料长时间受氢作用，而使氢积累于材料内部所产生的结果(如果是氚，还有氦的积累)。对于短时或“瞬时”性能方面的研究，国内外已做过大量细致的工作。而“长期”性能方面的研究工作开展得也不深入。

　　基于此目的，开展氚对不锈钢作用后“长期”性能影响研究非常必要。以国产1#、2#、1Cr18Ni9Ti为实验材料，经高压、高温气相充氚(氘)后，在室温氚(氘)气氛下存放近5年的力学拉伸试验试样，进行拉伸试验；用SEM对断口组织观察；计算氘、氚、氦在试样中的浓度。对比其氢脆(氦脆)的敏感性。

　　研究结果表明：氚(氘)对不锈钢塑性指标y(断面收缩率)影响最大；氚(氘)使1^#、2^#、1Cr18Ni9Ti材料的y 下降12％、13％、36％。不锈钢1Cr18Ni9Ti呈现明显脆断特征；1^#、2^#断裂方式表现为具有较多韧窝的韧致断裂。经计算，试验材料经充氚(氘)时效后，2^#中，氘、氚、氢平均浓度最高，1#最低，1Cr18Ni9Ti居中。通过对实验结果以及影响氢脆敏感性因素进行分析讨论，作者认为：经气相充氚(氘)的不锈钢，经历5年时效，均发生了不通程度的“氢脆”。其中1Cr18Ni9Ti最严重，1#,2#大致相当；其中氦对不锈钢力学性能的影响贡献还太小，这可能与室温拉伸中，氦泡未能快速合并长大有关。