核電焊接接頭裂尖力學特征及環(huán)境致裂裂紋擴展速率研究

1、ResearchonLocalMechanicalacteristicsatCrackTipEnvironmentallyAssistedCrackingGrowthRateofWeldedJointsinNuclearPowerPlantsDissertationSubmittedtoXi`anUniversityofScienceTechnologyInPartialFulfillmentoftheRequirementFtheDe

2、greeofDoctofEngineeringByZhaoLingyanSchoolofEnergyEngineeringDissertationDirectedby:ProfessXueHeJun.2014萬方數(shù)據(jù)論文題目:核電焊接接頭裂尖力學特征及環(huán)境致裂裂紋擴展速率研究專業(yè):安全技術(shù)及工程博士生:趙凌燕(簽名)指導教師:薛河(簽名)摘要以安全端異種金屬焊接接頭為代表的核電關(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)環(huán)境致裂已成為影響壓水堆電站長期安全運行的關(guān)鍵問

3、題。這種焊接接頭通常是在低合金鋼管嘴堆焊鎳基合金形成隔離層后，再用鎳基合金焊材（如82182合金）將隔離層與不銹鋼安全端焊接在一起。異種金屬焊接接頭組織和力學性能的不均勻性、幾何結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性、焊接缺陷以及殘余應力的影響，給直接利用實驗室數(shù)據(jù)定量預測核電異種金屬焊接接頭的在役壽命帶來困難。為解決核電關(guān)鍵焊接構(gòu)件在役壽命定量預測和定期檢修的問題，本文對異種金屬焊接接頭標準斷裂力學試樣和不同承載情況下的安全端異種金屬焊接接頭環(huán)境致裂裂紋尖端

4、局部力學特征及其對裂紋擴展速率的影響進行了研究，完成的主要工作如下：(1)比較分析了核電關(guān)鍵材料環(huán)境致裂裂紋擴展速率的定量預測方法，提出了一個適用于全尺寸構(gòu)件、復雜載荷以及殘余應力的高溫水環(huán)境中異種金屬焊接接頭環(huán)境致裂速率的預測模型。(2)根據(jù)182合金A533B低合金鋼異種金屬焊接接頭熔合區(qū)的硬度梯度分布，結(jié)合彈塑性有限元方法，建立了焊縫熔合區(qū)附近的非勻質(zhì)材料模型，消除了應力應變的間斷性，減少了材料性能突變對計算結(jié)果造成的影響，為研究

5、焊接力學性能不均勻性對異種金屬焊接接頭環(huán)境致裂行為的影響提供了一種新方法。(3)對不同位置異種金屬焊接接頭試樣裂紋尖端的應力應變場和擴展驅(qū)動力進行了數(shù)值模擬計算，研究了萌生于182合金焊縫的裂紋在熔合線附近的擴展行為，得出了裂尖塑性應變率對裂紋擴展路徑的影響。(4)基于建立的非勻質(zhì)材料模型，模擬了正常工況下安全端異種金屬焊接接頭軸向內(nèi)表面裂紋前緣的應力應變場，對裂紋擴展驅(qū)動力進行了討論，發(fā)現(xiàn)在塑性應變和應力三軸度的共同作用下，裂紋擴展方