在核电系统中,蒸汽发生器是实现一回路和二回路热传导的核心设备,由于蒸汽发生器二次侧受到高温高压汽液两相流的冲刷下,导致U型换热管弯管区域会发生面内振动,当换热管的振动幅度超过换热管之间的间隙时,换热管间会发生冲击碰撞,使换热管发生接触损伤,对核电的正常运行造成了巨大的隐患。为此,本文开展了Inconel690换热管在不同条件下的管间冲击磨损试验,旨在探究690换热管的冲击磨损失效规律与损伤机理,既可以为核电设备抵抗冲击磨损和正常运行提供理论支持,也可以对冲击磨损基础理论体系进行一定的补充。本文在现有试验台的基础上,通过附加换热管冲击碰撞装置和试验信号采集系统,成功设计690换热管冲击磨损试验装置,开展了690换热管在室温干态和水环境下的冲击磨损试验。试验中施加的冲击力为20N、30N、40N和50N,冲击次数为1万、5万、10万和20万次,冲击频率为30Hz。采用光学显微镜、ΣIGMA型电子扫描显微镜、Contour-GT光学轮廓仪、电子能谱仪等设备对试验后的磨痕形貌进行微观检测,得到了以下的结论:(1)冲击载荷对690换热管冲击磨损行为有着重要的影响。当冲击载荷增大时,换热管损伤程度也逐渐加剧,具体表现为换热管质量损失、磨痕面积、表面粗糙度的增加。当冲击载荷较小时,换热管表面会出现犁沟和大量的磨屑,换热管表面的主要损伤机制是磨粒磨损;当冲击载荷较大时,换热管表层材料会受到较大的弯曲应力,管表面出现开始出现微观裂纹和剥落,换热管的损伤机制为疲劳剥落和氧化磨损。(2)冲击次数对690换热管冲击磨损行为也有着重要的影响。当冲击次数增大时,换热管损伤程度也逐渐加剧。在冲击起始阶段,换热管的磨损损伤比较轻微。随着冲击次数的不断增加,换热管所吸收的冲击能量也不断增加,管表面发生的微小变形也在不断累积,故换热管的表面损伤程度也在增加。(3)在相同的冲击条件下,换热管在水环境下的磨损损伤程度要比干态条件下轻微。室温干态条件下,换热管的损伤机制为疲劳剥落和氧化磨损,室温水环境下,换热管的损伤机制为疲劳剥落和磨粒磨损。