T-CNS 79-2022 壓水堆用燃料包殼管高溫高壓水中切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)方法

學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載ICS

77.040.01學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載CCS

H

20 T/CNS

79—2022壓水堆用燃料包殼管高溫高壓水中切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)方法Test

of

claddingin

high

pressurized

of

pressurized

reactor

發(fā)布

實(shí)施中國(guó)核學(xué)會(huì) 發(fā)

布學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/CNS

79—2022學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載 前言

................................................................................

III1

...............................................................................

12 規(guī)范性引用文件

.....................................................................

13 術(shù)語(yǔ)和定義

.........................................................................

14 總體要求

...........................................................................

15 試驗(yàn)系統(tǒng)和設(shè)備

.....................................................................

16 試樣制備和夾具加工

.................................................................

27 試驗(yàn)條件和步驟

.....................................................................

38

.............................................................

49 試驗(yàn)報(bào)告

...........................................................................

4附錄

A（資料性） 剛凸（或彈簧）試樣與試樣固定塊裝配圖.................................

5附錄

B（資料性） 剛凸（或彈簧）試樣夾具與包殼管試樣夾具整體裝配結(jié)構(gòu)圖.................

6學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/CNS

79—2022學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載 本文件按照GB/T

1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1起草。請(qǐng)注意文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)核學(xué)會(huì)提出。本文件由核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所歸口。院、生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心、核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所。本文件主要起草人：韓恩厚、王儉秋、明洪亮、張志明、張玉圣、孫磊、高李霞、賴(lài)姜、孫海濤、郭彥輝、董振邦。III學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)ｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)兔兔ｗ下載學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/CNS

79—2022學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載1 范圍本文件描述了壓水堆用燃料包殼管在高溫高壓水中切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)系統(tǒng)和設(shè)備、試樣制備和夾具加工、條件和步驟、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。本文件適用于壓水堆用燃料包殼管在模擬高溫高壓一回路水中的微動(dòng)磨損試驗(yàn)。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

150.4 壓力容器 第4GB/T

12444 金屬材料 磨損試驗(yàn)方法 試環(huán)-試塊滑動(dòng)磨損試驗(yàn)T/CNS

15— 核電廠金屬材料高溫高壓水中切向微動(dòng)磨損試驗(yàn)方法3 術(shù)語(yǔ)和定義GB/T

12444和

15界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4 總體要求試驗(yàn)涉及高溫高壓特殊工況，試驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)以及高溫高壓水應(yīng)急處理專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，應(yīng)具備相關(guān)高溫高壓水循環(huán)系統(tǒng)基本操作技能及微動(dòng)磨損專(zhuān)業(yè)背景知識(shí)。應(yīng)定期對(duì)高溫高壓水循環(huán)系統(tǒng)中的壓力容器及溫度、壓力、水化學(xué)參數(shù)、正壓力、振幅等測(cè)試用傳感器或探頭進(jìn)行檢測(cè)或計(jì)量檢定，且均應(yīng)在檢定有效期內(nèi)使用，保證相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)和結(jié)果的可信度；如采用靜態(tài)釜系統(tǒng)、其它加載方式或激振方式進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)注明試驗(yàn)裝置參數(shù)和條件。5 試驗(yàn)系統(tǒng)和設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)、激振系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，系統(tǒng)示意圖參見(jiàn)T/CNS

15—2019A中的內(nèi)容。高壓釜5.2.1 釜體、釜蓋應(yīng)采用奧氏體不銹鋼和鎳基合金等耐蝕合金制造，具體材料應(yīng)與試驗(yàn)溶液相容。釜體一般為整體，特殊情況下也可準(zhǔn)許施焊但必須進(jìn)行探傷。5.2.2 釜體與釜蓋之間及釜上引出的各測(cè)試孔均應(yīng)具有良好的密封性能，在試驗(yàn)過(guò)程中不準(zhǔn)許有泄漏現(xiàn)象。5.2.3 應(yīng)設(shè)有安全保護(hù)裝置，并定期檢查安全保護(hù)裝置以保證其可靠性。學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/CNS

79—2022學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載5.2.4 釜體、釜蓋等高溫承壓構(gòu)件應(yīng)依據(jù)

GB/T

150.4

進(jìn)行制造、無(wú)損檢測(cè)和驗(yàn)收，非依據(jù)GB/T

150.4

制造的釜體及釜蓋，應(yīng)按本文件要求進(jìn)行評(píng)估,

經(jīng)驗(yàn)收合格后方可使用。5.2.5 釜內(nèi)導(dǎo)管、試樣連接桿和壓力加載桿等構(gòu)件應(yīng)采用耐高溫耐腐蝕材料加工，如采用奧氏體不銹鋼、鎳基合金等材料制造。5.2.6 應(yīng)配備相應(yīng)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，以保護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其他不耐高溫的試驗(yàn)部件，并保障采集數(shù)據(jù)的精度。冷卻循環(huán)水箱出口水溫宜低于

℃，控制精度±0.5

℃，并配有相應(yīng)的報(bào)警裝置。水循環(huán)系統(tǒng)材質(zhì)應(yīng)與試驗(yàn)溶液相容。加熱及控溫裝置5.4.1 宜采用多級(jí)電加熱方式。5.4.2 控溫精度：±2

℃。5.4.3 溫度。加載系統(tǒng)5.5.1高溫高壓水微動(dòng)磨損測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)配備慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)加載系統(tǒng)用于加載并控制正壓力的大小，且慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)加載系統(tǒng)宜配備壓力平衡系統(tǒng)，以抵消釜內(nèi)水壓對(duì)加載系統(tǒng)施加的壓力。慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)加載系統(tǒng)在高溫高壓水環(huán)境下需能夠在摩擦副間施加

0

N500

N

的正壓力。5.5.2 控制精度：±1

N

或

2

%。5.5.3 根據(jù)具體微動(dòng)磨損測(cè)試要求，可選擇能夠加載三角波或梯形波等波形的慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)。5.5.4若測(cè)試系統(tǒng)無(wú)法配備壓力平衡式慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)加載系統(tǒng)，可采用其他加載方式，但是應(yīng)精確測(cè)定其（含夾具）在高溫高壓水中的實(shí)際加載力。控制精度：±1

N

或

2

%。激振系統(tǒng)5.6.1 振動(dòng)頻率應(yīng)可在

1

Hz

Hz

內(nèi)精確調(diào)節(jié)，振幅應(yīng)可在±5

μm±

μm

范圍內(nèi)調(diào)節(jié)且測(cè)量精度為±1

μm，宜選用壓電陶瓷式激振器。5.6.2 若無(wú)法配備電磁式激振裝置時(shí)，宜采用高性能的電液伺服系統(tǒng)或其他等同裝置作為激振裝置，但應(yīng)滿(mǎn)足具體微動(dòng)磨損測(cè)試所需的頻率、振幅要求及控制精度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高溫高壓水微動(dòng)磨損測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，相關(guān)要求參見(jiàn)

—2019中的內(nèi)容。6 試樣制備和夾具加工在微動(dòng)磨損試驗(yàn)中，包殼管試樣與剛凸（或彈簧）試樣共同組成一個(gè)摩擦副。包殼管試樣長(zhǎng)度宜為

15

。試樣制備6.3.1 應(yīng)采用對(duì)材質(zhì)影響小的機(jī)加工方法（如金剛石絲鋸），保持試樣原始表面狀態(tài)。學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/CNS

79—2022學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載6.3.2 試樣邊緣應(yīng)進(jìn)行倒角或者磨平，確保無(wú)毛刺、卷邊等影響試驗(yàn)的加工缺陷。6.3.3 根據(jù)試驗(yàn)要求處理樣品表面。磨損試驗(yàn)接觸面宜采用原始表面，加工過(guò)程中應(yīng)采取保護(hù)措施以防止原始表面的破壞（擦傷、燒傷等）。6.3.4 用分析純級(jí)丙酮或無(wú)水乙醇超聲洗凈，超聲清洗時(shí)間不應(yīng)低于

30

。夾具加工6.4.1 夾具（固定塊、螺柱等）應(yīng)采用耐高溫耐腐蝕材料加工，如采用奧氏體不銹鋼、鎳基合金等材料制成。6.4.2 根據(jù)試樣尺寸及磨損方式和方向加工相應(yīng)的夾具，滿(mǎn)足試驗(yàn)的技術(shù)要求。6.4.3 剛凸（或彈簧）夾具的結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄

A。6.4.4 剛凸（或彈簧）試樣夾具與包殼管試樣夾具的整體裝配結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄

B。7 試驗(yàn)條件和步驟溶液配制7.1.1 采用電導(dǎo)率小于

1

μS/cm

的去離子水或蒸餾水配制試驗(yàn)溶液。7.1.2 宜采用分析純?cè)噭┡渲圃囼?yàn)溶液。試驗(yàn)條件7.2.1 按照試驗(yàn)要求確定試驗(yàn)溫度。7.2.2 對(duì)于動(dòng)態(tài)循環(huán)高壓釜，溶液應(yīng)充滿(mǎn)高壓釜腔，外加壓力高于該溶液飽和蒸氣壓，調(diào)節(jié)高壓泵選擇合適的溶液流量，確保高壓釜內(nèi)溶液在

1

h

內(nèi)至少更換

1

7.2.3 升溫速率不宜高于

℃。7.2.4 相同試驗(yàn)條件下平行試樣不少于

3

試驗(yàn)步驟7.3.1 將包殼管試樣安裝于管狀試樣夾具，并將其安裝于高壓釜內(nèi)的橫桿上；將剛凸（或彈簧）試樣管試樣的距離在

50

μm

μm

范圍內(nèi)，將剛凸（或彈簧）試樣夾具固定鎖死。當(dāng)安裝其它平面或者柱面試樣時(shí)應(yīng)使兩接觸平面處于平行狀態(tài)。7.3.2 采用慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與之連接的縱桿以推動(dòng)包殼管試樣上移，上移速率宜為0.5

1，上移過(guò)程中實(shí)時(shí)觀察正壓力測(cè)量值的變化。當(dāng)正壓力測(cè)量值發(fā)生突變時(shí)，表明包殼管試樣與剛凸（或彈簧）試樣剛好接觸，將該位置作為兩者接觸的位置零點(diǎn)。7.3.3 關(guān)閉高壓釜。7.3.4 將試驗(yàn)溶液配制好后注入儲(chǔ)水罐及高壓釜中，并按具體試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)壓力、流量、溶解氧和溶解氫濃度等。7.3.5 確保測(cè)溫、測(cè)壓及安全保護(hù)裝置均處于正常狀態(tài)后，開(kāi)始加壓并確保壓力達(dá)到設(shè)定值，確認(rèn)無(wú)泄漏后開(kāi)始加熱升溫。7.3.6溫度到達(dá)試驗(yàn)溫度并穩(wěn)定后，使用手動(dòng)模式操控慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)系統(tǒng)使縱桿下移，下移速率宜為

μ1

μ，使包殼管試樣與剛凸（或彈簧）試樣脫離。7.3.7 升溫過(guò)程中釜內(nèi)各種夾具、支架和構(gòu)件的熱膨脹會(huì)影響包殼管試樣與剛凸（或彈簧）試樣相接觸的位置零點(diǎn)，因此需要按照

7.3.2

重新尋找包殼管試樣與剛凸（或彈簧）試樣接觸的位置零點(diǎn)。學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載7.3.13 鑒于核電材料服役的長(zhǎng)期性，總的微動(dòng)磨損周次宜不低于

10

學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載7.3.13 鑒于核電材料服役的長(zhǎng)期性，總的微動(dòng)磨損周次宜不低于

10

7.3.8 設(shè)定加載程序（恒載荷模式，正壓力目標(biāo)值及加載速率，加載速率宜為

10

N/min），慢應(yīng)變速率拉伸機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行加載程序。7.3.9 待正壓力達(dá)到目標(biāo)值后，根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定振動(dòng)頻率及振幅數(shù)值，開(kāi)始微動(dòng)磨損試驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。7.3.10 溫速率不宜超過(guò)

30

℃/h，以避免在降溫過(guò)程中發(fā)生泄漏。待溫度降至室溫后，再進(jìn)行卸壓，防止循環(huán)回路中的溶液因壓力降低發(fā)生汽化。7.3.11 打開(kāi)高壓釜并取出試樣。7.3.12 當(dāng)采用其它加載方式時(shí)，應(yīng)采用最優(yōu)的試驗(yàn)步驟以降低試驗(yàn)誤差。78 試驗(yàn)結(jié)果分析和數(shù)據(jù)處理微動(dòng)磨損測(cè)試源文件數(shù)據(jù)處理、微動(dòng)磨損體積及最大深度測(cè)量、磨痕形貌分析可參見(jiàn)T/CNS

—2019中第7章的內(nèi)容。9 試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容。a)

試驗(yàn)名稱(chēng)及本文件編號(hào)。b)

材料牌號(hào)。c)

試驗(yàn)設(shè)備。d)

摩擦副的形狀、尺寸、數(shù)量、表面狀態(tài)、取樣位置、取樣方向。e)

/溶解氫濃度、pH

位移幅值、振動(dòng)頻率、釜內(nèi)壓力等。f)

磨損周次下的摩擦力---時(shí)間曲線(xiàn)等。g)

試驗(yàn)異常記錄（如有）。h)

試驗(yàn)單位、試驗(yàn)人員和日期。ｏｍ標(biāo)ｘｗ．ｃ準(zhǔn)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆ下載T/CNS

79—2022ｏｍ標(biāo)ｘｗ．ｃ準(zhǔn)學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆ下載附 錄 A（資料性）剛凸（或彈簧）試樣與試樣固定塊裝配圖剛凸（或彈簧）試樣與試樣固定塊裝配圖見(jiàn)圖A.1，主要實(shí)現(xiàn)剛凸（或彈簧）試樣的