2025年11月13日，华能核能技术研究院科技管理中心副主任王庆武在深圳核博会核电厂在役检查论坛发表《高温气冷堆800 H合金高温蠕变寿命评估探究》主旨报告。
报告围绕高温气冷堆蒸汽发生器高温部件（800H合金锻件）的蠕变寿命评估展开，提出通过无损检测参数与组织演化规律建立剩余寿命预测模型的技术路线。研究通过多温度蠕变与间断试验获取数据，并采用数据增广与神经网络建模实现从无损检测信号到寿命的预测，当前平均误差约为8%，并展望在核电、火电与化工高温部件中的应用与改进方向。
关键点：
1. 报告主题与研究背景：高温气冷堆高温部件的寿命评估需求（00:00）
介绍报告题目为高温气冷堆蒸汽发生器相关部件的800H合金高温蠕变寿命评估研究。说明高温气冷堆与常规压水堆的重要差异在于部分部件长期处于高温环境（如蒸汽发生器区域），传统设置高温监督试样在该结构中受限于设计复杂与空间限制，推动了“用无损检测直接评估寿命”的需求与项目立项。
2. 对象与路线：蒸汽发生器高温锻件、从无损检测到寿命的闭环逻辑（02:11）
研究对象为高温系统蒸汽发生器中的箱体/联箱类高温部件（800H/类似合金锻件）。总体思路是：蠕变引起组织变化，组织变化会反映到可测的无损检测物理参数；将“无损检测参数—组织变量—蠕变时间/寿命”关联起来，最终实现只通过无损检测输入即可输出剩余寿命。
3. 试验设计：蠕变曲线、间断试验与模型验证试验（04:21）
开展三类试验：①建立800H合金蠕变曲线，温度选540℃、570℃、600℃（570℃对应现场正常运行温度，另外两档用于对比并复用既有数据）；②在570℃为主进行多时间点间断蠕变（约200小时到1800小时/直至断裂），并在540℃、600℃选取若干点，获取无损检测信号与组织演化规律；③在570℃选取400小时、1000小时等条件继续挂载直至拉断，用真实断裂寿命数据验证模型准确度。
4. 组织演化规律：析出相与微观缺陷随蠕变时间的阶段性变化（07:38）
间断蠕变分析显示：析出相（报告中提及“析出相占比/尺寸”）与微观缺陷（如微孔/微裂等，用长度与密度表征）通常随蠕变时间先快速增加，随后进入平台期并趋于稳定；晶粒尺寸变化不明显，与蠕变时间相关性较弱。基于经典物理模型对析出相占比等组织变量进行建模，以支撑其与时间/寿命的映射。
5. 无损检测参数选择：非线性参数、杨氏模量与电阻率（09:01）
无损检测侧筛选并最终确定三类关键输入参数：非线性参数、杨氏模量、电阻率，并在间断试样上获取随蠕变演化的变化规律。目标是在工程上以这些可测信号替代破坏性取样，实现在线/在役条件下的寿命评估。
6. 数据增广与智能建模：用神经网络预测剩余寿命（平均误差约8%）（10:32）
由于原始试验数据量有限，采用沿蠕变曲线按50小时步长取点的方式进行数据增广，将十几条曲线数据扩展到约800多条衍生数据，总量接近1000条。建模时取80%数据训练、20%数据验证，并分组采用神经网络建立“无损检测参数/组织变量/工况（温度、应力、服役时间）→剩余寿命”的关系；当前验证结果显示模型平均误差率约为8%。
7. 应用前景与后续工作：推广到更高温项目与提升检测可靠性（13:15）
提出该方法可面向后续更高温度工程项目推广（提及国内正在推进的更大容量/更高温项目），也可扩展到化工与火电高参数装置（如9Cr系/高温材料场景）。后续计划：利用手头更多真实服役样品扩展课题；同时提升无损检测前端的准确性与可靠性，因为检测误差将直接影响寿命评估精度，并希望与相关专项或更先进检测技术进行对接与改进。
时间线：
00:00 - 开场介绍报告人与主题，说明研究属于高温部件寿命评估的新尝试并征求改进建议。
00:59 - 阐述高温气冷堆背景与高温部件特点，指出传统监督试样方案在蒸汽发生器结构中难以落地。
02:11 - 介绍项目来源与研究对象（蒸汽发生器高温锻件/800H合金），提出“无损检测直达寿命评估”的总体技术路线。
04:21 - 详细讲解试验方法与步骤：建立蠕变曲线、进行多温度间断蠕变试验、以及拉断验证试验以校验模型准确度。
07:38 - 总结蠕变后的组织演化规律（析出相、微观缺陷的增长与平台期）并进行组织变量模型构建。
09:01 - 给出无损检测参数选择与蠕变曲线外推思路，解释如何由无损信号推断剩余寿命。
10:32 - 介绍数据增广（50小时取点）与神经网络建模流程（80/20训练验证），并给出约8%平均误差的阶段性结果。
13:15 - 讨论推广应用前景（核电/火电/化工高温部件）与后续重点：扩大真实样本、提升无损检测端可靠性并对接更优检测技术。
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高温气冷堆关键部件寿命评估探索新路径：800H合金高温蠕变研究取得阶段性进展
在高温气冷堆工程应用中，蒸汽发生器等关键部件长期处于高温氦气和蒸汽环境，服役条件与常规压水堆存在显著差异。例如，高温侧氦气温度可达约750℃，蒸汽侧温度约570℃，这对高温承压结构材料的长期蠕变性能和寿命评估提出了更高要求。围绕这一问题，华能核能技术研究院科技管理中心副主任王庆武介绍了800H合金高温蠕变寿命评估研究的阶段性工作，重点探索通过无损检测参数、材料组织状态与剩余寿命之间的关联，实现关键部件寿命的预测评估。
传统火电领域常采用“在役监督段”或“监督样”方式进行寿命判断，即在设备运行一定时间后取出样品开展破坏性试验，从而推断材料状态和剩余寿命。但在高温气冷堆蒸汽发生器中，原拟布置的静止监督样由于不承受实际应力，其组织演化与真实受力部件存在差异，代表性不足，最终也未实施。因此，研究团队依托相关重点研发计划，提出以“无损检测参数—组织状态—剩余寿命”为核心的技术路线，力图减少对长期在役取样和破坏性检测的依赖。
本项研究的对象主要聚焦于高温系统蒸汽发生器中的集箱、联箱类关键锻件部位，材料为800H镍基或铁镍基高温合金。该类材料广泛用于高温承压结构，其在长期高温应力作用下会发生蠕变损伤，内部析出相、碳化物、微孔等组织特征也会随时间演化。研究团队希望通过揭示这些组织变化与可测无损检测参数之间的关系，建立能够预测全寿命或剩余寿命的模型。
在技术路线方面，研究团队同步推进两类关键试验。一类是蠕变断裂试验，用于建立材料在不同温度和应力条件下的蠕变寿命曲线，形成寿命评估基准；另一类是间断蠕变试验，用于获取材料在不同服役时间下的组织状态和无损检测参数变化规律。两类数据共同支撑后续模型构建，使寿命预测不仅依赖单一断裂数据，也能够反映材料服役过程中的微观组织演化。
试验温度设置为540℃、570℃和600℃三档，其中570℃对应现场正常运行温度，也便于与既有工程数据进行对接。在蠕变断裂试验中，研究团队获取不同应力水平下材料的拉断寿命数据，并形成蠕变寿命曲线。在间断蠕变试验中，则以570℃为主，在200小时至1800小时之间设置多个取样节点，跟踪组织和无损参数变化；受样品数量和试验成本限制，540℃和600℃条件下选取了若干代表性节点开展验证。
材料组织演化研究显示，800H合金在蠕变过程中，碳化物、析出相以及微孔等特征随时间发生明显变化。其中，析出相体积分数、尺寸以及微孔密度、长度等参数在蠕变初期增长较快，随后逐渐进入平台期。这些变化反映了材料在高温应力作用下从组织调整到损伤累积的过程。相比之下，晶粒尺寸随蠕变时间变化并不明显，难以作为敏感的寿命指示量。研究团队进一步采用经典物理模型对析出相等组织参数随时间的演化进行拟合，为组织状态与寿命之间建立可计算关系提供基础。
在无损检测参数筛选方面，研究最终选取了非线性参数、杨氏模量和电阻率三类特征量。相关测量和筛选工作由合作团队共同完成。这些无损参数能够从不同角度反映材料内部组织和损伤状态，例如弹性性能变化、电学性能变化以及非线性响应变化等。研究团队将这些无损参数作为模型输入，与温度、应力、服役时间以及析出相、微孔等组织变量共同用于寿命预测。
为提升模型训练效果，研究团队还开展了数据增广处理。在已有蠕变曲线基础上，按50小时为间隔进行插值取点，将约十余条实验曲线扩展为800余条衍生数据，使总数据量接近1000组。模型输入包括温度、应力、服役时间、析出相占比和尺寸、微孔密度和长度、非线性参数、杨氏模量、电阻率等，输出为剩余寿命或相关寿命指标。数据按照80%用于训练、20%用于验证的方式划分，并分为5组采用神经网络方法建立映射模型。
为检验模型预测能力，研究团队在570℃条件下选取已完成400小时、1000小时等间断蠕变阶段的样品继续加载至断裂，以真实断裂寿命对模型推算结果进行验证。阶段性结果表明，该方法已初步实现从无损检测参数及相关变量输入到寿命或剩余寿命输出的预测流程，基于实验数据验证的模型平均误差约为8%。这一精度水平表明，采用无损检测参数、组织演化信息与智能建模相结合的方式，对800H合金高温蠕变寿命评估具有可行性。
该研究成果未来可为更大功率高温气冷堆项目中的高温部件寿命评估提供支撑。随着高温气冷堆向更大规模工程化应用推进，蒸汽发生器、集箱、联箱等关键部件的长期安全服役能力将成为重要关注点。通过建立面向实际工况的寿命评估方法，可为设备运行维护、检修决策和安全裕度判断提供技术依据。
除核能领域外，该方法也具备向火电和化工高温装备推广的潜力。对于高参数火电机组以及650℃以上高温材料和部件，长期蠕变损伤同样是影响设备安全运行的重要因素。研究团队后续计划结合火电真实样件和运行数据，进一步扩展材料类型、工况范围和模型适用边界，并通过更多工程样本提升模型可靠性。
下一步，研究还将重点提升无损检测前端的稳定性和可重复性。寿命评估模型的误差不仅来自数据量和算法，也与无损检测信号质量密切相关。通过评估并引入更优检测技术，增强检测参数对组织损伤的敏感性和一致性，有望进一步降低整体寿命评估误差。同时，团队也将关注蠕变测量、无损检测等相关国家专项和行业资源，推动同行交流与联合验证，加快相关技术在高温气冷堆及其他高温装备中的工程应用。
