核电安全端异种金属焊接接头的局部力学性能及断裂行为
发布时间：2021-11-19 06:07
在核电一回路系统中,存在许多连接核压力容器接管嘴与安全端的异种金属焊接接头。由于设计及使用的要求,这种焊接接头一般是在低合金高强钢管嘴焊接坡口面上预堆焊多层镍基合金后,再用镍基合金焊材将之与奥氏体不锈钢安全端焊接在一起而得到的。核电站运行历史表明,这种多材料构成的焊接接头是发生失效的薄弱环节,因而属于核安全重点关注的部位。为发展适合于这种复杂多材料接头的完整性设计和评价的先进技术,需要对接头局部力学性能和微观组织,不同位置与不同尺寸裂纹的局部断裂行为进行深入系统的研究及理解。本文以新一代压水堆核电站系统中的Alloy52M异种金属焊接接头为研究对象,对这些问题开展了研究,所做工作和得到的主要结论如下：（1）通过微观组织观察和小尺寸平板试样拉伸试验,表征了Alloy52M异种金属焊接接头区不同位置的微观组织和局部力学性能（强度、塑性、应力-应变行为,硬度）。研究表明,在异种金属焊接接头多材料组合的界面区域,存在复杂的微观组织及急剧的力学性能变化。由焊接过程中的热流动和元素迁移导致了这些复杂组织及局部力学性能分布。非均匀的力学性能分布造成接头局部位置的性能失配,这将影响裂尖断裂力学参数、塑...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 异种金属焊接接头完整性的研究现状
1.2.1 异种金属焊接接头的缺陷与失效模式
1.2.2 异种金属焊接接头的组织和力学性能
1.2.3 异种金属焊接接头的断裂行为
1.2.4 异种金属焊接接头的残余应力
1.2.5 异种金属焊接接头的完整性评定
1.3 目前研究存在的问题
1.4 课题研究的主要内容
第二章 Alloy52M异种金属焊接接头的组织及局部力学性能
2.1 引言
2.2 核压力容器接管安全端异种金属焊接接头模拟件的制造
2.3 试验方法和程序
2.3.1 试样和拉伸试验
2.3.2 异种金属焊接接头的微观组织观察及硬度测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 异种金属焊接接头局部材料微观组织
2.4.2 异种金属焊接接头的显微硬度分布
2.4.3 异种金属焊接接头的局部力学性能
2.4.4 局部应力-应变行为
2.4.5 局部力学性能对异种金属焊接接头完整性评定的影响
2.5 本章小结
第三章 核电异种金属焊接接头延性裂纹扩展行为的数值模拟
3.1 引言
3.2 数值模拟方法
3.2.1 异种金属焊接接头材料
3.2.2 试样几何及裂纹位置
3.2.3 GTN模型及参数
3.2.4 有限元模型
3.2.5 裂纹扩展阻力曲线的计算
3.3 数值模拟结果
3.3.1 均质材料的延性裂纹扩展阻力及路径
3.3.2 异种金属焊接接头不同位置裂纹的延性扩展行为
3.3.3 不同深度裂纹的延性扩展行为
3.4 讨论
3.4.1 异种金属焊接接头裂纹位置对延性裂纹扩展阻力及路径的影响
3.4.2 裂纹深度对裂纹扩展阻力及路径的影响
3.4.3 初始裂纹位置及裂纹尺寸对异种金属焊接接头完整性评定的影响
3.5 本章小结
第四章 Alloy52M异种金属焊接接头局部断裂行为的原位观察
4.1 引言
4.2 试样及原位扫描电镜观察
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 Alloy52M异种金属焊接接头的局部断裂阻力及裂纹扩展路径
5.1 引言
5.2 试验方法和程序
5.2.1 试样几何及裂纹位置
5.2.2 试验及观察
5.3 断裂试验结果
5.3.1 A508区域的裂纹扩展阻力及路径
5.3.2 Alloy52Mb区域裂纹扩展阻力及路径
5.3.3 焊缝Alloy52Mw区域的裂纹扩展阻力及路径
5.3.4 不锈钢316L区域的裂纹扩展阻力曲线及路径
5.4 局部位置裂纹的GTN模型参数标定
5.5 讨论
5.5.1 初始裂纹位置对局部裂纹扩展阻力及路径的影响
5.5.2 异种金属焊接接头的结构完整性评定
5.6 本章小结
第六章 Alloy52M异种金属焊接接头的微观断裂机理
6.1 引言
6.2 结果与讨论
6.2.1 异种金属焊接接头的局部裂纹扩展阻力
6.2.2 异种金属焊接接头的微观组织及强度分布
6.2.3 异种金属焊接接头典型位置裂纹的断裂机理
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 主要结论
7.2 论文创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电站稳压器设备安全端焊接技术[J]. 刘全印. 压力容器. 2009(06)
[2]核电厂蒸汽发生器制造中的安全问题[J]. 丁训慎. 核安全. 2006(01)
本文编号：3504445
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 异种金属焊接接头完整性的研究现状
1.2.1 异种金属焊接接头的缺陷与失效模式
1.2.2 异种金属焊接接头的组织和力学性能
1.2.3 异种金属焊接接头的断裂行为
1.2.4 异种金属焊接接头的残余应力
1.2.5 异种金属焊接接头的完整性评定
1.3 目前研究存在的问题
1.4 课题研究的主要内容
第二章 Alloy52M异种金属焊接接头的组织及局部力学性能
2.1 引言
2.2 核压力容器接管安全端异种金属焊接接头模拟件的制造
2.3 试验方法和程序
2.3.1 试样和拉伸试验
2.3.2 异种金属焊接接头的微观组织观察及硬度测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 异种金属焊接接头局部材料微观组织
2.4.2 异种金属焊接接头的显微硬度分布
2.4.3 异种金属焊接接头的局部力学性能
2.4.4 局部应力-应变行为
2.4.5 局部力学性能对异种金属焊接接头完整性评定的影响
2.5 本章小结
第三章 核电异种金属焊接接头延性裂纹扩展行为的数值模拟
3.1 引言
3.2 数值模拟方法
3.2.1 异种金属焊接接头材料
3.2.2 试样几何及裂纹位置
3.2.3 GTN模型及参数
3.2.4 有限元模型
3.2.5 裂纹扩展阻力曲线的计算
3.3 数值模拟结果
3.3.1 均质材料的延性裂纹扩展阻力及路径
3.3.2 异种金属焊接接头不同位置裂纹的延性扩展行为
3.3.3 不同深度裂纹的延性扩展行为
3.4 讨论
3.4.1 异种金属焊接接头裂纹位置对延性裂纹扩展阻力及路径的影响
3.4.2 裂纹深度对裂纹扩展阻力及路径的影响
3.4.3 初始裂纹位置及裂纹尺寸对异种金属焊接接头完整性评定的影响
3.5 本章小结
第四章 Alloy52M异种金属焊接接头局部断裂行为的原位观察
4.1 引言
4.2 试样及原位扫描电镜观察
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 Alloy52M异种金属焊接接头的局部断裂阻力及裂纹扩展路径
5.1 引言
5.2 试验方法和程序
5.2.1 试样几何及裂纹位置
5.2.2 试验及观察
5.3 断裂试验结果
5.3.1 A508区域的裂纹扩展阻力及路径
5.3.2 Alloy52Mb区域裂纹扩展阻力及路径
5.3.3 焊缝Alloy52Mw区域的裂纹扩展阻力及路径
5.3.4 不锈钢316L区域的裂纹扩展阻力曲线及路径
5.4 局部位置裂纹的GTN模型参数标定
5.5 讨论
5.5.1 初始裂纹位置对局部裂纹扩展阻力及路径的影响
5.5.2 异种金属焊接接头的结构完整性评定
5.6 本章小结
第六章 Alloy52M异种金属焊接接头的微观断裂机理
6.1 引言
6.2 结果与讨论
6.2.1 异种金属焊接接头的局部裂纹扩展阻力
6.2.2 异种金属焊接接头的微观组织及强度分布
6.2.3 异种金属焊接接头典型位置裂纹的断裂机理
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 主要结论
7.2 论文创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电站稳压器设备安全端焊接技术[J]. 刘全印. 压力容器. 2009(06)
[2]核电厂蒸汽发生器制造中的安全问题[J]. 丁训慎. 核安全. 2006(01)
本文编号：3504445
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3504445.html
