三維復(fù)雜力學(xué)條件下核電關(guān)鍵致裂預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、為了提高核電設(shè)備的耐腐蝕性,在輕水核反應(yīng)堆中除核燃料包殼等少量材料外,結(jié)構(gòu)材料大量選用奧氏體不銹鋼和鎳基合金,其耐腐蝕性主要是南鋼表面的富絡(luò)氧化膜(鈍化膜)的形成。然而，奧氏體不銹鋼和鎳基合金長(zhǎng)期處于核壓力容器高溫高壓及輻照等環(huán)境中,在一定的殘余應(yīng)力和工作應(yīng)力作用下將會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC),這種應(yīng)力腐蝕裂紋隨時(shí)間不斷擴(kuò)展,最終會(huì)將核電站中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和設(shè)備帶到一個(gè)極其危險(xiǎn)邊緣。因此,奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料在高溫水環(huán)境中以SCC為代

2、表的環(huán)境致裂(EAC)是影響核電設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　鑒于這個(gè)問(wèn)題的重要性,長(zhǎng)期以來(lái),主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在基于標(biāo)準(zhǔn)斷裂力學(xué)試樣和模擬高溫水實(shí)驗(yàn)環(huán)境下,完成了大量核電關(guān)鍵材料的EAC裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn),儲(chǔ)備了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。目前,許多在役核電結(jié)構(gòu)被檢出EAC問(wèn)題,急需評(píng)估和預(yù)測(cè)。由于實(shí)際核電結(jié)構(gòu)裂紋區(qū)域幾何和力學(xué)狀態(tài)的復(fù)雜性,僅利用相關(guān)材料的EAC實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)什核電結(jié)構(gòu)中的EAC擴(kuò)展?fàn)顩r顯然是不夠的。
　　

3、為了,解決材料EAC擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際核電構(gòu)件EAC擴(kuò)展評(píng)價(jià)的銜接問(wèn)題,本論文完成的主要工作有:在對(duì)核反應(yīng)堆高溫水環(huán)境中奧氏體不銹鋼和鎳基含金環(huán)境致裂的機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,對(duì)于各國(guó)科學(xué)家相繼提出的不同應(yīng)力腐蝕破裂裂紋擴(kuò)展速率預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了分析比較,重點(diǎn)研究了氧化滑移模型的機(jī)理、適用條件和存在的問(wèn)題;在對(duì)奧氏體不銹鋼和鎳基合金材料在高溫水環(huán)境中EAC機(jī)理探討的基礎(chǔ)上,確定了影響核電結(jié)構(gòu)EAC擴(kuò)展主要因素,為建立實(shí)際輕水堆構(gòu)件EAC擴(kuò)展?fàn)?/p>

4、況的預(yù)測(cè)模型奠定了基礎(chǔ);在對(duì)含有內(nèi)表面裂紋管試樣的EAC實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、數(shù)值模擬和理論分析的基礎(chǔ)上,建立了一種基丁^裂尖塑性應(yīng)變率和彈塑性有限元相結(jié)合的,能用丁預(yù)測(cè)具有復(fù)雜裂紋形狀和力學(xué)狀態(tài)的實(shí)際輕水堆構(gòu)件EAC擴(kuò)展?fàn)顩r的預(yù)測(cè)模型,并將其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證;通過(guò)理論分析和電場(chǎng)有限元模擬,建立了直流電位降法(DCPD)實(shí)時(shí)測(cè)量裂紋長(zhǎng)度(深度)的理論基礎(chǔ),為進(jìn)‘步研制直流電位降裂紋測(cè)深儀和重要參數(shù)標(biāo)定提供了保證;利用有限元子模型技術(shù)對(duì)含