蒸汽发生器传热管一、二回路之间压力边界是压水堆核电站的核心部件,其完整性对核电站的安全性和经济性起着重要的作用。随着服役年限的增加,由于流致振动和热循环引起的高周疲劳和腐蚀疲劳问题日益突出,特别是传热管表面缺陷（如划伤、凹陷、微动磨损或微裂纹）会显著降低传热管的疲劳强度,导致传热管表面或缺陷处过早萌生裂纹甚至引起传热管破裂,引起放射性污染甚至报废整个蒸汽发生器。因此,研究核电蒸汽发生器传热管的疲劳行为对于评价评估其结构的完整性、可靠性及失效分析和寿命预测等方面有着重要意义。本文以实际国产690TT合金传热管状试样为研究对象,设计了一种基于实际传热管的扁舟状疲劳试样及其支撑夹具,结合试验与数值模拟研究了传热管的高周疲劳行为以及表面划伤深度对传热管组织演化及高周疲劳性能的影响;研究了传热管在室温空气和325℃高温空气下的循环变形行为以及疲劳裂纹萌生机制,揭示了传热管在不同循环变形阶段的微观组织演化行为和循环应力响应机制;结合高温高压水腐蚀疲劳试验以及先进的表征手段,系统阐述了传热管在高温高压水下的腐蚀疲劳机理,并对传热管在高温水下的腐蚀疲劳寿命进行了模型评价,并研究了表面划伤深度对传热管腐蚀疲劳寿命的影响规律和机制。管状试样的裂纹萌生模式不同于棒状试样裂纹萌生模式,影响了实际传热管的疲劳寿命评估。低应力水平下,管状试样疲劳裂纹萌生于内表面驻留滑移带,而棒状试样表面的循环变形不足以形成驻留滑移带,即未达到表面驻留滑移带的形成极限,疲劳裂纹萌生于亚表面的材料不均匀处（距离表面约30μm）,导致管状试样的疲劳寿命低于棒状试样的疲劳寿命。结合疲劳试验与数值模拟,首次论证了扁舟状试样可评价完整的传热管的疲劳寿命,并给出了传热管的高周疲劳最佳拟合曲线,建立了基于累积损伤理论的传热管疲劳寿命模拟仿真流程图,预测寿命和疲劳寿命具有一致性。对于传热管外表面划伤试样,疲劳试验过程中划伤槽底部的应力重新分布并更趋于均匀,材料的疲劳缺口敏感性变低。随着表面划伤深度的增加,划伤槽底部区域形变带密度和晶界弯曲程度增加。疲劳裂纹主要萌生于传热管划伤槽底部,形变应变累积与划伤形成的不均匀表面缺陷相互作用,也会导致裂纹萌生并扩展。在给定的疲劳寿命下,最大应力水平与表面划伤深度呈指数关系。当最大应力水平较高时,表面划伤深度对疲劳寿命的影响较为明显,而随着最大应力水平的降低,表面划伤深度对疲劳寿命影响逐渐减小,且疲劳极限在屈服强度上下小范围内波动。传热管在325℃高温空气下表现出锯齿状二次循环硬化,并导致疲劳裂纹萌生,是试验应变速率下690TT合金传热管在325℃高温空气下的疲劳寿命低于室温空气下的疲劳寿命（约为70%）的根本原因。传热管在室温空气下表现为循环饱和,疲劳裂纹在峰值应力降低5%时萌生,裂纹萌生于内表面驻留滑移带-基体界面的相交台阶处,而在325℃高温疲劳下,大量变形孪晶在晶界猝发、层错和位错相互作用以及位错缠结,促使二次循环硬化发生,内表面驻留滑移带密度明显增加,疲劳裂纹萌生于内表面驻留滑移带,导致高温空气下的疲劳寿命低于室温空气下的疲劳寿命。传热管在高温高压水下的疲劳修正系数低于改进ANL模型中棒状试样的疲劳修正系数,这可能与传热管的形状效应所引起的驻留滑移带膜破裂-滑移溶解有关。传热管在内表面沿驻留滑移带分布更致密的氧化物颗粒,驻留滑移带外层氧化物为大尺寸的NiFe2O4尖晶石和小尺寸的NiO颗粒,内层为富Ni氧化物以及富Cr氧化物界面。驻留滑移带在表面形成侵入沟和挤出脊,从而在驻留滑移带上的氧化膜中产生内应力,引起氧化膜破裂。驻留滑移带由于高位错密度产生较高的电化学活性,并且它们与周围的未滑移区之间形成了腐蚀偶,而成为优先溶解位点。传热管在高温高压水下的裂纹萌生机制为内表面驻留滑移带膜破裂-滑移溶解机制。研究表明:传热管在高温高压水下的腐蚀疲劳数据在ASME平均曲线和ANL室温空气曲线下方,但在最保守的ASME设计曲线之上,设计时可选择除以应变系数2的包络曲线作为传热管的设计曲线。传热管外表面划伤试样在高温高压水下的腐蚀疲劳寿命明显低于表面无划伤试样的腐蚀疲劳寿命,且随着划伤深度的增加,腐蚀疲劳寿命逐渐下降,这与划伤槽底部微观组织缺陷诱导腐蚀疲劳开裂有关。划伤槽底部表面细晶区及形变带储存了大量的变形能而具有较高的电化学活度,因此优先发生氧化。在疲劳过程中划伤槽底部局部薄弱区域产生循环滑移,并逐渐形成滑移台阶或挤压间隙,使得表面氧化膜开裂而优先溶解。研究表明:对于传热管外表面划伤试样,高温高压水腐蚀疲劳数据在最保守ASME设计曲线之下,在本文试验条件下存在安全裕度不足。