核电安全端结构几何和异种金属头局部力学性能对LBB行为的影响

发布时间：2020-07-14 14:41

【摘要】：核电一回路承压容器接管安全端异种金属焊接接头是一种特殊的焊接结构,属于核安全重点关注部位。由于其接头材料性能不均匀、几何结构复杂、同时承受包括弯矩、内压和地震等复杂载荷,容易发生失效。由于核电安全端及主管道材料的韧性很高,且工作在较高温度下,因此其失效形式往往是先出现泄漏而后断裂(Leak Before Break,简称LBB)。目前国内外关于管嘴几何结构和局部材料性能失配对LBB关键参数及分析结果的影响还缺乏系统的理解和研究。本文以第三代核电AP1000核压力容器接管安全端异种金属焊接接头为研究对象,建立三维有限元模型,分析安全端几何、接头局部力学和断裂性能、外加载荷及裂纹尺寸等对LBB分析评定的影响。研究得到的主要结果如下： (1)对于安全端接头区最薄弱的A508/Alloy52M界面裂纹,构建了LBB曲线和LBB评价图。接管安全端结构几何简化为等直径等厚度的直管,导致裂纹尖端断裂驱动力参数J积分增大,临界裂纹长度减小,使LBB评价结果的保守性增大。 (2)由于热影响区相对于整个接管安全端结构的尺寸很小,因此热影响区局部力学性能失配对J动力曲线影响较小。在相同载荷下,考虑热影响区局部拉伸力学性能后的LBB评定结果相对于简化材料的评定结果要保守一些。 (3)由于热影响区和材料界面区的局部断裂阻力远低于母材,因而按标准建议采用母材的断裂阻力曲线评价热影响区和材料界面区裂纹的LBB行为将得到非保守的评定结果,且随着载荷增大,非保守程度增大。因此,对于接头热影响区和材料界面区的裂纹进行LBB分析,应采用实际的J-R阻力曲线。 (4)对于同一外加弯矩载荷,随周向穿透裂纹长度的增加,裂纹张开形状依次由菱形、对称椭圆形、非对称椭圆形向半椭圆形变化。穿透裂纹张开位移随载荷的增大主要由远离管嘴侧强度较低材料的轴向位移的增大所引起。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL374.5

【参考文献】

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本文编号：2755097