镍基合金600和690合金及其焊接金属具有优异的抗腐蚀与应力腐蚀开裂性能,被广泛应用于加工制造核反应堆蒸汽发生器传热管,也作为重要的焊接金属对构件起到保护、支撑和连接的作用。蒸汽发生器传热管的应力腐蚀开裂(SCC)是核电站中最常见的重要失效模式,造成了巨大的经济损失,是制约核电站长期安全运行的主要障碍。实验室研究和实际运行中发现,SCC主要发生在部件的冷加工和焊接接头位置。冷加工和焊接是导致传热管发生SCC的至关重要因素,对它们的研究具有非常重要的科学研究和实际应用意义。而环境中氢的存在也是促进SCC发生的一个重要因素。因而本论文主要研究了冷加工方式和程度对材料微观结构和应力腐蚀的影响,系统研究了同种金属和异种金属焊接过渡区的微观结构和应力腐蚀性能。同时研究了氢对材料SCC敏感性的促进作用。　　 晶界在材料应力腐蚀开裂过程中起重要作用。“晶界工程”研究致力于通过提高材料中低∑重合位置点阵CSL晶界比例,尤其是∑3特殊晶界,优化其分布,来改善材料与晶界有关的多种性能。本论文工作重点研究冷加工和焊接后产生的残余应力/应变对材料晶界微观结构的影响作用,尤其是对CSL晶界的破坏作用,揭示晶界特征对材料SCC性能的影响。　　 研究了单向和双向拉伸变形对690合金的影响,单向拉伸破坏低能量晶界微观结构。双向拉伸对材料晶界微观结构的破坏作用小于单向拉伸,两个方向的变形之间存在相互制约和回复的作用,形成较低能量的晶界和位错结构,对材料SCC性能的破坏作用较小。研究了预应变-拉伸两阶段变形对合金的影响。压缩-拉伸变形对690合金的影响与双向拉伸相似。比较了喷丸和水柱喷击两种预应变-拉伸变形方式对600合金微观结构的影响,喷丸破坏了材料外层微观结构,产生不可回复的缺陷和位错,喷丸产生的压应力对材料内层起有益作用。水柱喷击对材料外层微观结构起改善作用,对随后的拉伸变形也起到抑制作用,是有效的改善材料性能的冷加工方式。预应变-拉伸变形主要是通过产生高密度位错的机制来影响晶界微观结构。　　 深入研究了冷轧变形程度和变形方式这两个主要因素对690和600合金晶界微观结构、应变集中和应力腐蚀性能的影响。8％、20％和40％不同变形量的双向冷轧600合金中,20％变形材料的晶界应变集中和大角随机晶界含量达到峰值,导致了裂纹扩展速率的峰值和沿晶扩展的模式。40％变形材料的晶界与晶内残余应变梯度小,发生穿晶.沿晶的混合开裂模式,裂纹扩展速率低。相同变形量的单向冷轧变形对690合金晶界微观结构和应变集中的影响要高于三向冷轧变形。相同变形量的单向、双向和三向冷轧变形的600合金中,双向冷轧对材料微观结构影响最小,SCC敏感性最低,单向冷轧造成严重晶界应变集中,促进沿晶开裂,具有最高的SCC敏感性。　　 研究了镍基690-52合金同种金属焊接热影响区(HAZ)的晶界微观结构、机械性能和残余应变分布,利用创新的实验方法对HAZ的微观残余应变进行定量标定。HAZ具有高的残余应变,焊接槽顶部、中部和底部残余应变的峰值逐渐增大,峰值位置距熔接线FB也越来越近。HAZ的晶界微观结构严重退化,∑3晶界含量低,与理想结构之间偏差角大。焊接槽底部的HAZ可能具有最高的SCC敏感性。　　 研究了镍基合金182-A533B LAS(低合金钢)异种金属焊接过渡区的微观结构、化学成分、机械性能和SCC行为等,由微观分析结果可推论异种金属焊接稀释区特有的type-Ⅱ和type-Ⅰ晶界具有高的SCC敏感性。SCC实验结果表明,type-Ⅱ和type-Ⅰ裂纹扩展快,引导裂纹向FB扩展。熔接线FB氧化速率高,可能发生电偶腐蚀,使裂纹发生钝化,阻碍裂纹扩展。高的硫含量和钝化处的局部晶界氧化促进裂纹的再活化,裂纹在低合金钢LAS侧重新扩展。　　 阐述了氢对600合金高温氧化行为的影响机理。氢促进合金的溶解,生成富Ni贫Cr的厚氧化膜。氢的存在促进形成疏松多孔的非保护性氧化膜。首次对氢促进晶界碳化物的溶解和氧化进行了直观观察。氢促进600合金的高温氧化,主要是通过促进氧化膜中金属阳离子的传输,从而加速Cr阳离子在高温含氧水中的优先溶解。