薄壁管高温爆破试验装置研制及应用
发布时间：2021-07-10 07:35
为获得燃料组件及燃料相关组件用包壳管的高温爆破性能,研制了薄壁金属管高温爆破试验装置,主要由高压气源单元、试验气氛单元、加热单元、试验台架及测控单元组成。该装置可实现的最高试验温度为1 200℃、最高升温速率为10℃/s、最大试验压力为100 MPa;可完成压水堆运行工况下的等温高温爆破及模拟事故工况下的瞬态加热高温爆破两种试验。利用该装置完成了316L不锈钢薄壁管的瞬态加热高温爆破试验,获得了600～1 200℃、升温速率为5℃/s条件下的高温爆破强度（极限环向应力）和周向延伸率数据。试验装置的验证及不锈钢薄壁管的高温爆破试验表明,研制的薄壁金属管高温爆破试验装置满足试验要求,试验灵活方便、控制精度高。
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高温爆破试验装置结构示意图
样品结构如图2所示,试验样品管材料为316L不锈钢,其化学成分列于表1,冷加工量为14%。试验样品管的尺寸为?10 mm×0.53 mm×210 mm,加热长度为180 mm,有效长度为150 mm。填充棒材料为氧化铝陶瓷,尺寸为?8.5 mm×45 mm。表1 316L不锈钢管化学成分Table 1 Chemical composition of 316L stainless steel tube 元素 质量分数/% 元素 质量分数/% C 0.017 S 0.004 Cr 16.89 Cu 0.006 Ni 15.07 V <0.005 Mo 2.26 Al 0.004 Si 0.52 Nb 0.010 Mn 1.25 Co <0.005 P 0.006 Ti 0.010
在高温爆破试验装置上,采用试验样品管在600～1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下进行瞬态加热高温爆破试验。本试验模拟压水堆LOCA工况温度条件,室温(20 ℃)时先向样品管内充入8～50 MPa的高纯He气,然后以1 ℃/s的恒定升温速率升温到350 ℃并保温～3 min,再以5 ℃/s的恒定升温速率升温至样品管爆破。高温爆破强度、周向延伸率随温度的变化示于图4。由图4可见,试验样品管的高温爆破强度随温度的升高线性降低,周向延伸率随温度的升高而增加,尤其是约950 ℃以上增幅明显,但周向延伸率均较低。试验样品管的爆破温度最高为1 184 ℃,爆破最高压力为70 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢化物取向对Zr-4包壳管室温拉伸和爆破性能的影响[J]. 陈波全,彭倩,洪晓峰,刘然超,邱绍宇,解怀英,陈乐. 核动力工程. 2019(01)
[2]核用锆合金包壳管内压爆破试验及性能研究[J]. 温敦古,谭军,陈刘涛,邹红,徐杨,高长源. 材料研究与应用. 2016(01)
[3]锆管强度检测系统的研究与设计[J]. 李江江,杜彦亭,热合曼·艾比布力. 液压与气动. 2011(09)
[4]M5合金室温爆破性能研究[J]. 周静,王正品,高巍,刘江南,石崇哲. 铸造技术. 2010(04)
[5]织构对锆合金拉伸和爆破性能的影响[J]. 彭继华,李文芳,Jean-Luc Bechade,Rauchy Morry. 材料研究与应用. 2007(02)
[6]核用锆合金管材爆破试验工艺的改进[J]. 王德华,袁改焕,李恒羽. 稀有金属快报. 2006(10)
[7]管材内压闭端爆破测试系统的研制[J]. 丁学锋,杜彦亭,刘建章,李中奎,张建军,金明哲,朱仁宗. 原子能科学技术. 2003(S1)
[8]压水堆燃料棒锆-4包壳在大破口LOCA条件下的鼓胀爆破实验[J]. 黄玉才,张述诚,尚成宇,高永光,陈立霞,阮於珍,张培生,吕路生. 核科学与工程. 1997(01)
本文编号：3275486
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高温爆破试验装置结构示意图
样品结构如图2所示,试验样品管材料为316L不锈钢,其化学成分列于表1,冷加工量为14%。试验样品管的尺寸为?10 mm×0.53 mm×210 mm,加热长度为180 mm,有效长度为150 mm。填充棒材料为氧化铝陶瓷,尺寸为?8.5 mm×45 mm。表1 316L不锈钢管化学成分Table 1 Chemical composition of 316L stainless steel tube 元素 质量分数/% 元素 质量分数/% C 0.017 S 0.004 Cr 16.89 Cu 0.006 Ni 15.07 V <0.005 Mo 2.26 Al 0.004 Si 0.52 Nb 0.010 Mn 1.25 Co <0.005 P 0.006 Ti 0.010
在高温爆破试验装置上,采用试验样品管在600～1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下进行瞬态加热高温爆破试验。本试验模拟压水堆LOCA工况温度条件,室温(20 ℃)时先向样品管内充入8～50 MPa的高纯He气,然后以1 ℃/s的恒定升温速率升温到350 ℃并保温～3 min,再以5 ℃/s的恒定升温速率升温至样品管爆破。高温爆破强度、周向延伸率随温度的变化示于图4。由图4可见,试验样品管的高温爆破强度随温度的升高线性降低,周向延伸率随温度的升高而增加,尤其是约950 ℃以上增幅明显,但周向延伸率均较低。试验样品管的爆破温度最高为1 184 ℃,爆破最高压力为70 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢化物取向对Zr-4包壳管室温拉伸和爆破性能的影响[J]. 陈波全,彭倩,洪晓峰,刘然超,邱绍宇,解怀英,陈乐. 核动力工程. 2019(01)
[2]核用锆合金包壳管内压爆破试验及性能研究[J]. 温敦古,谭军,陈刘涛,邹红,徐杨,高长源. 材料研究与应用. 2016(01)
[3]锆管强度检测系统的研究与设计[J]. 李江江,杜彦亭,热合曼·艾比布力. 液压与气动. 2011(09)
[4]M5合金室温爆破性能研究[J]. 周静,王正品,高巍,刘江南,石崇哲. 铸造技术. 2010(04)
[5]织构对锆合金拉伸和爆破性能的影响[J]. 彭继华,李文芳,Jean-Luc Bechade,Rauchy Morry. 材料研究与应用. 2007(02)
[6]核用锆合金管材爆破试验工艺的改进[J]. 王德华,袁改焕,李恒羽. 稀有金属快报. 2006(10)
[7]管材内压闭端爆破测试系统的研制[J]. 丁学锋,杜彦亭,刘建章,李中奎,张建军,金明哲,朱仁宗. 原子能科学技术. 2003(S1)
[8]压水堆燃料棒锆-4包壳在大破口LOCA条件下的鼓胀爆破实验[J]. 黄玉才,张述诚,尚成宇,高永光,陈立霞,阮於珍,张培生,吕路生. 核科学与工程. 1997(01)
本文编号：3275486
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