一种不锈钢材料辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法与流程

1.本发明属于金属腐蚀与防护的技术领域，涉及一种不锈钢材料辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法。


背景技术：

2.核电站反应堆压力容器是核电站一回路压力边界唯一不可更换的核安全一级设备，其结构完整性直接影响核电站运行安全，也是核电站延寿论证首要考虑的问题。其一般采用低合金钢制造，内壁堆焊不锈钢焊材作为屏障。不锈钢堆焊层材料的服役环境苛刻复杂，其一方面暴露于反应堆堆芯强烈中子辐照环境，材料基体内会产生大量结构缺陷和元素偏析，造成辐照损伤，另一方面材料在核电站一回路温度(280-330℃)下长期服役过程中基体中的铁素体相会发生调幅分解，使材料硬度、脆性增加，而塑性、韧性降低，产生热老化脆化，并降低材料腐蚀抗力。实际服役工况下，rpv堆焊层材料的辐照损伤和热老化过程同时发生。目前国内外对辐照损伤和热老化分别开展了大量独立试验，同时也对热老化和应力、腐蚀展开了试验，但对辐照损伤-热老化耦合作用缺乏相应的试验研究方法，未能完整澄清实际服役状态下辐照损伤-热老化耦合作用致组织结构演变规律。
3.中国专利cn114279944a公开了不锈钢焊材热老化-应力-腐蚀耦合作用的评价方法，其中涉及热老化和应力、腐蚀三因素耦合，显然并未考虑热老化和辐照损伤的两因素耦合。
4.中国专利cn104777280a公开了cpr1000核电厂铸造奥氏体不锈钢的热老化评估方法，仅涉及热老化一因素，且也不是对热老化过程的评估，而是对热老化后的材料进行评估。
5.中国专利cn109817356a公开了一种基于磁化功参数监测rpv中子辐照损伤的方法和装置，其中的中子辐照损伤并未考虑通过其他粒子辐照试验来进行研究。
6.故而，现有技术中并未考虑辐照损伤-热老化耦合作用的试验研究方法，多关注于热老化和应力、腐蚀等方面的研究，辐照损伤和热老化分开进行研究，中子辐照损伤也是中子辐照试验中探测。虽然有单独辐照/单独热老化进行研究，但是对于辐照损伤-热老化耦合作用的研究很少，且实现动态实时效应研究成为研究领域前沿的难点问题。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是如何克服现有技术中未能实现辐照损伤和热老化耦合作用的动态实时效应进行研究，目前单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照处理/先辐照后热老化处理的研究方法均不能真实模拟辐照损伤-热老化的动态耦合过程，使得辐照损伤-热老化耦合作用的动态实时效应成为研究领域前沿的难点问题。中子辐照损伤也是中子辐照试验中探测，成本高，周期长；同时，在核电实际工况下材料的热老化时间周期长。因此，难以实现同时进行辐照和热老化试验。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
9.一种不锈钢材料辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，所述试验方法为循环辐照+热老化处理模式，在公式推演计算基础上合理设置辐照和热老化参数，模拟辐照损伤-热老化耦合发生、发展的动态过程。
10.优选地，所述试验方法包括以下步骤：
11.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
12.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
13.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
14.根据上述关系式得出不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；不锈钢材料的热老化温度为400℃；
15.s2、辐照试验参数选择：利用360℃质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
16.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
17.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
18.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；
19.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计多个节点，每一个节点内均进行相同的dpa辐照和热老化处理时间t1。
20.优选地，所述步骤s1中不锈钢材料的热老化温度为400℃。
21.优选地，所述步骤s2中不锈钢材料的质子辐照温度选择为360℃。
22.优选地，所述步骤s2中，为保证中子辐照注量和质子辐照注量相同，将步骤s2的φ和r代入定量转换公式，得到t2时间后中子辐照注量对应于质子辐照剂量dpa。
23.优选地，所述步骤s3中，循环辐照+热老化处理过程的每个节点的质子辐照剂量均选择为dpa，其对应的服役时间与加速热老化对应的服役时间相同。
24.优选地，所述步骤s3中，通过多个节点的循环，模拟不锈钢几年到几十年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程。
25.优选地，所述步骤s3中，辐照温度低于加速热老化温度，辐照时间低于加速热老化时间。
26.优选地，所述步骤s3中，多个节点至少为三个。
27.优选地，所述试样方法比传统单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
28.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
29.上述方案中，本发明提出一种不锈钢材料辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，可以更精确模拟实际服役工况，获得接近现场情况的材料状态，为不锈钢材料的脆化、
腐蚀、应力腐蚀等服役行为评价和寿命预测提供基础。
30.本发明由于实际服役温度(280-330℃)下材料的热老化速率非常缓慢，一般需要几年甚至十几年才会出现较为明显的热老化效果，故多采用较高温度下加速热老化的方法进行研究。一般对不锈钢材料当加速热老化实验温度为350-450℃时，可保证热老化机制与实际服役条件下相一致，本专利建议采用较高的热老化实验温度400℃。
31.本发明若采用中子辐照，可直接选用服役温度t2下相当于t2小时的辐照注量进行试验。但是，中子辐照实验会带来成本高、周期长和实验样品具有较强放射性的问题。故而由于质子辐照具有较大的均匀辐照损伤区域(例如360℃下2mev的质子辐照308l不锈钢的均匀辐照损伤区域约为15μm)，质子辐照模拟中子辐照有利于研究材料的显微组织结构演变和机械性能变化等。
32.本发明若采用质子辐照模拟中子辐照，则需进行换算。一般360℃下的质子辐照与反应堆实际工况下中子辐照致奥氏体不锈钢材料的结构和性能变化相近，故而质子辐照温度选择为360℃。
33.本发明中循环辐照-热老化处理模式中每个节点的质子辐照剂量均选择为dpa，其对应的服役时间与加速热老化对应的服役时间严格一致。
34.本发明的辐照温度明显低于加速热老化温度，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
35.本发明所述试样方法比传统单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
36.综上所述，本发明的试验方法基于加速热老化和辐照实验技术，设计一种新颖的循环辐照-热老化处理模式，在公式推演计算基础上合理设置辐照和热老化参数，模拟辐照-热老化同时发生和发展过程；能够实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟；且通过多个节点的循环，可以模拟不锈钢几年到几十年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程；可望推动国内外辐照-热老化耦合作用相关研究的广泛开展，有助于实现实际工况下辐照-热老化耦合作用条件材料的结构损伤程度评价，从而为材料服役行为评价和预测提供理论支撑。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例1的压水堆核电站压力容器内壁不锈钢堆焊层辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法得到的模拟不锈钢堆焊层15年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程研究示意图；
39.图2为本发明实施例2的cf8铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法得到的模拟cf8铸造奥氏体不锈钢20年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程研究示意图；
40.图3为本发明实施例3的cf3铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法得到的模拟cf3铸造奥氏体不锈钢24年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程研究示意图；
41.图4为本发明实施例4的cf8m铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法得到的模拟cf8m铸造奥氏体不锈钢32年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程研究示意图；
42.图5为本发明实施例5的cf3m铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法得到的模拟cf3m铸造奥氏体不锈钢48年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程研究示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案和解决的技术问题进行阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实施例，而不是全部实施例。
44.实施例1
45.通过如图1所示的压水堆核电站压力容器内壁不锈钢堆焊层辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法示意图进行模拟压力容器内壁不锈钢堆焊层15年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变研究。
46.压水堆核电站压力容器内壁不锈钢堆焊层辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，包括如下步骤：
47.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
48.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
ꢀꢀꢀ
(1)
49.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
50.根据上述关系式得出不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；热老化实验温度设为400℃，热老化实验的时间均选择4000h。热老化激活能采用100kj
·
mol-1
，则可得出，在400℃下加速热老化4000h相当于在320℃(运行工况温度)下热老化5年。
51.s2、辐照试验参数选择：利用质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
52.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
ꢀꢀꢀ
(2)
53.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
54.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；质子辐照温度选择为360℃。核电站实际服役条件下，5年后(对应400℃加速热老化4000h)不锈钢堆焊层的中子辐照注量约为0.875
×
10
19
n/cm2。360℃下2mev质子的辐照损伤率为辐照损伤率为保证中子和质子辐照注量相同，将φ(0.875
×
10
19
n/cm2)和r代入式(1)可得到，5年后压水堆
核电站压力容器内壁不锈钢堆焊层的中子辐照注量对应于0.84dpa质子辐照剂量。
55.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计三个节点，每一个节点内均进行0.84dpa辐照和4000h热老化处理；该辐照剂量和热老化时间所对应的实际服役时间严格一致，从而实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟。通过三个节点的循环，模拟不锈钢堆焊层15年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程，该演变过程研究如图1所示。
56.质子辐照温度(360℃)明显低于加速热老化温度(400℃)，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
57.本实施例比比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
58.实施例2
59.通过如图2所示的cf8铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法示意图进行模拟cf8铸造奥氏体不锈钢20年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变研究。
60.cf8铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，包括如下步骤：
61.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
62.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
ꢀꢀꢀ
(1)
63.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
64.根据上述关系式得出cf8铸造奥氏体不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于cf8铸造奥氏体不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；热老化实验温度设为400℃，热老化实验的时间均选择4000h。热老化激活能采用100kj
·
mol-1
，则可得出，在400℃下加速热老化4000h相当于在320℃(运行工况温度)下热老化5年。
65.s2、辐照试验参数选择：利用质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
66.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
ꢀꢀꢀ
(2)
67.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
68.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；质子辐照温度选择为360℃。核电站实际服役条件下，5年后(对应400℃加速热老化4000h)不锈钢的中子辐照注量约为5.30
×
10
16
n/cm2。360℃下2mev质子的辐照损伤率为伤率为保证中子和质子辐照注量相同，将φ(5.30
×
10
16
n/cm2)和r代入式(1)可得到，5年后cf8铸造奥氏体不锈钢的中子辐照注量对应于0.005dpa质子辐照剂量。
69.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计四个节点，每一个节点内均进行0.005dpa辐照和4000h热老化处理；该辐照剂量和热老化时间所对应的实际服役时间严格一致，从而实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟。通过四个节点的循环，模拟cf8铸造奥氏体不锈钢20年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程，该演变过程研究如图2所示。
70.质子辐照温度(360℃)明显低于加速热老化温度(400℃)，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
71.本实施例比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
72.实施例3
73.通过如图3所示的cf3铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法示意图进行模拟cf3铸造奥氏体不锈钢24年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变研究。
74.cf3铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，包括如下步骤：
75.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
76.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
ꢀꢀꢀ
(1)
77.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
78.根据上述关系式得出cf3铸造奥氏体不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于cf3铸造奥氏体不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；热老化实验温度设为400℃，热老化实验的时间均选择6300h。热老化激活能采用100kj
·
mol-1
，则可得出，在400℃下加速热老化6300h相当于在320℃(运行工况温度)下热老化8年。
79.s2、辐照试验参数选择：利用质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
80.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
ꢀꢀꢀ
(2)
81.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
82.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；质子辐照温度选择为360℃。核电站实际服役条件下，8年后(对应400℃加速热老化6300h)不锈钢堆焊层的中子辐照注量约为8.48
×
10
16
n/cm2。360℃下2mev质子的辐照损伤率为辐照损伤率为保证中子和质子辐照注量相同，将φ(8.48
×
10
16
n/cm2)和代入式(1)可得到，8年后rpv堆焊层的中子辐照注量对应于0.008dpa质子辐照剂量。
83.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役
工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计三个节点，每一个节点内均进行0.008dpa辐照和6300h热老化处理；该辐照剂量和热老化时间所对应的实际服役时间严格一致，从而实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟。通过三个节点的循环，模拟cf3铸造奥氏体不锈钢24年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程，该演变过程研究如图3所示。
84.质子辐照温度(360℃)明显低于加速热老化温度(400℃)，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
85.本实施例比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
86.实施例4
87.通过如图4所示的cf8m铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法示意图进行模拟cf8m铸造奥氏体不锈钢32年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变研究。
88.cf8m铸造奥氏体辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，包括如下步骤：
89.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
90.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
ꢀꢀꢀ
(1)
91.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
92.根据上述关系式得出cf8m铸造奥氏体不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于cf8m铸造奥氏体不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；热老化实验温度设为400℃，热老化实验的时间均选择6300h。热老化激活能采用100kj
·
mol-1
，则可得出，在400℃下加速热老化6300h相当于在320℃(运行工况温度)下热老化8年。
93.s2、辐照试验参数选择：利用质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
94.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
ꢀꢀꢀ
(2)
95.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
96.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；质子辐照温度选择为360℃。核电站实际服役条件下，8年后(对应400℃加速热老化6300h)不锈钢堆焊层的中子辐照注量约为8.48
×
10
16
n/cm2。360℃下2mev质子的辐照损伤率为辐照损伤率为保证中子和质子辐照注量相同，将φ(8.48
×
10
16
n/cm2)和代入式(1)可得到，8年后cf8m铸造奥氏体不锈钢的中子辐照注量对应于0.008dpa质子辐照剂量。
97.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计四个节点，每一个节点内
均进行0.008dpa辐照和6300h热老化处理；该辐照剂量和热老化时间所对应的实际服役时间严格一致，从而实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟。通过四个节点的循环，模拟cf8m铸造奥氏体不锈钢32年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程，该演变过程研究如图4所示。
98.质子辐照温度(360℃)明显低于加速热老化温度(400℃)，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
99.本实施例比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
100.实施例5
101.通过如图5所示的cf3m铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法示意图进行模拟cf3m铸造奥氏体不锈钢48年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变研究。
102.cf3m铸造奥氏体不锈钢辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，包括如下步骤：
103.s1、加速热老化试验参数选择：不锈钢材料的热老化为热激活过程，其动力学服从近似arrhenius关系式：
104.t2/t1＝exp(q/r(1/t
2-1/t1))
ꢀꢀꢀ
(1)
105.式中，t1为热老化试验时间，t2为服役时间，t1为热老化试验温度，t2为服役温度，q为热老化激活能，r为气体常数；
106.根据上述关系式得出cf3m铸造奥氏体不锈钢材料在热老化试验温度下经过热老化试验时间的加速热老化过程等同于cf3m铸造奥氏体不锈钢材料在服役温度下经过服役时间的实际热老化过程；热老化实验温度设为400℃，热老化实验的时间均选择9440h。热老化激活能采用100kj
·
mol-1
，则可得出，在400℃下加速热老化9440h相当于在320℃(运行工况温度)下热老化12年。
107.s2、辐照试验参数选择：利用质子辐照模拟中子辐照，质子辐照注量和中子辐照注量相同，质子的辐照注量和辐照剂量之间存在以下定量转换公式：
108.dpa＝(φ
×
108×
r)/n
ꢀꢀꢀ
(2)
109.式中，dpa为质子辐照剂量，单位为dpa；φ为质子辐照注量，单位为n/cm2；r为质子辐照损伤率，单位为n为材料原子数密度，单位为atoms/nm3；
110.根据上述定量转换公式得出经过服役时间后的不锈钢材料的中子辐照注量对应的质子辐照剂量；质子辐照温度选择为360℃。核电站实际服役条件下，12年后(对应400℃加速热老化9440h)不锈钢堆焊层的中子辐照注量约为12.72
×
10
16
n/cm2。360℃下2mev质子的辐照损伤率为的辐照损伤率为保证中子和质子辐照注量相同，将φ(12.72
×
10
16
n/cm2)和代入式(1)可得到，12年后cf3m铸造奥氏体不锈钢的中子辐照注量对应于0.12dpa质子辐照剂量。
111.s3、循环辐照+热老化处理参数选择：采用循环辐照+热老化处理来模拟实际服役工况下辐照损伤-热老化动态耦合作用发生、发展的过程；共设计四个节点，每一个节点内
均进行0.12dpa辐照和9440h热老化处理；该辐照剂量和热老化时间所对应的实际服役时间严格一致，从而实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟。通过四个节点的循环，模拟cf3m铸造奥氏体不锈钢48年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程，该演变过程研究如图5所示。
112.质子辐照温度(360℃)明显低于加速热老化温度(400℃)，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
113.本实施例比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
114.上述方案中，本发明提出一种不锈钢材料辐照损伤和热老化动态耦合作用试验方法，可以更精确模拟实际服役工况，获得接近现场情况的材料状态，为不锈钢材料的脆化、腐蚀、应力腐蚀等服役行为评价和寿命预测提供基础。
115.本发明由于实际服役温度(280-330℃)下材料的热老化速率非常缓慢，一般需要几年甚至十几年才会出现较为明显的热老化效果，故多采用较高温度下加速热老化的方法进行研究。一般对不锈钢材料当加速热老化实验温度为350-450℃时，可保证热老化机制与实际服役条件下相一致，本专利建议采用较高的热老化实验温度400℃。
116.本发明若采用中子辐照，可直接选用服役温度t2下相当于t2小时的辐照注量进行试验。但是，中子辐照实验会带来成本高、周期长和实验样品具有较强放射性的问题。故而由于质子辐照具有较大的均匀辐照损伤区域(例如360℃下2mev的质子辐照308l不锈钢的均匀辐照损伤区域约为15μm)，质子辐照模拟中子辐照有利于研究材料的显微组织结构演变和机械性能变化等。
117.本发明若采用质子辐照模拟中子辐照，则需进行换算。一般360℃下的质子辐照与反应堆实际工况下中子辐照致奥氏体不锈钢材料的结构和性能变化相近，故而质子辐照温度选择为360℃。
118.本发明中循环辐照-热老化处理模式中每个节点的质子辐照剂量均选择为dpa，其对应的服役时间与加速热老化对应的服役时间严格一致。
119.本发明的辐照温度明显低于加速热老化温度，且辐照时间较短，可以忽略辐照过程对热老化的影响。
120.本发明比传统的单独辐照/单独热老化/先热老化后辐照/先辐照后热老化更能真实模拟服役工况下辐照损伤-热老化的动态耦合过程，为解决辐照损伤-热老化动态耦合作用的实时效应研究领域难点问题提供有效方法。
121.综上所述，本发明的试验方法基于加速热老化和辐照实验技术，设计一种新颖的循环辐照-热老化处理模式，在公式推演计算基础上合理设置辐照和热老化参数，模拟辐照-热老化同时发生和发展过程；能够实现对实际服役条件下辐照-热老化同时发生、发展过程的加速模拟；且通过多个节点的循环，可以模拟不锈钢几年到几十年服役过程的辐照损伤-热老化动态耦合作用致组织结构演变过程；可望推动国内外辐照-热老化耦合作用相关研究的广泛开展，有助于实现实际工况下辐照-热老化耦合作用条件材料的结构损伤程度评价，从而为材料服役行为评价和预测提供理论支撑。
122.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。