压力管线缺陷声发射信号频谱特性试验

对含预制裂纹的压力管线进行液压疲劳试验,全程不间断地监测试验过程中产生的声发射信号,并对采集到的声发射信号的时程特性及其对应的频谱特性进行分析研究。结果表明,由裂纹扩展引发的声发射信号频谱集中在较低频带,由机械和摩擦等声源引起的声发射噪声信号频谱相对集中在较高频带。因此,通过声发射信号频谱分布特征可以识别声发射源的性质。     

北山花岗岩闭合裂隙剪切破坏机理研究

随着我国高放废物处置库研发战略的推进,处置库花岗岩围岩工程特性成为研究重点。天然裂隙是花岗岩中的薄弱环节,岩体往往沿既有结构面发生剪切滑移。因此裂隙剪切特性和剪切破坏机理研究意义重大。天然裂隙包括张开裂隙和闭合裂隙,其剪切特性和剪切破坏机理存在差异。针对北山地下实验室场址范围花岗岩闭合裂隙,开展剪切试验。将裂隙结构面扫描数据嵌入离散元颗粒流软件（PFC）,构建北山花岗岩闭合裂隙剪切颗粒模型,利用fish语言监测颗粒间接触（contact）失效并生成对应裂隙（fracture）以模拟试样剪切过程内部微裂纹的发育。试验获得了北山花岗岩典型闭合裂隙的剪切强度和闭合裂隙三维形貌。将试验与模拟结果进行对比,研究认为：构建的颗粒模型可较好地模拟裂隙三维形貌对剪切强度的影响,表征了花岗岩闭合裂隙剪切过程的微裂纹发育扩展过程,展示了闭合裂隙的剪切破坏机理。     

AL6XN超级奥氏体钢的高温蠕变及疲劳行为研究

研究了AL6XN超级奥氏体钢在650～750℃和120～220MPa应力水平下的高温蠕变特性,以及300和600℃不同恒应变幅值条件下的疲劳特性。结果表明,AL6XN具有优越的高温蠕变抗力,其蠕变激活能Q为327kJ/mol,蠕变应力指数为5.23。结合变形微结构观察结果表明,AL6XN的蠕变机制为位错攀移和滑移机制。在一定应变量下,AL6XN在600℃时疲劳试验的应力水平高于300℃的应力水平,同时随着应变量的增加和温度的升高,其疲劳寿命显著降低;600℃疲劳试验后仅形成位错缠结,疲劳裂纹扩展断口存在典型的疲劳辉纹,无明显二次裂纹。以上结果表明,AL6XN疲劳裂纹扩展行为与其动态应变时效有关。     

用声发射技术监测模拟压力管道的破裂

在力学试验研究中,采用声发射技术对已具有疲劳裂纹的核反应堆一回路模拟压力管进行加载爆破断裂的监测。利用声发射所具备的特征,研究试件在加载过程中裂纹从开裂直到断裂的动态过程。用声发射所表征的参数来解释在加载过程中各阶段的力学特征,弥补了常规力学测试方法的不足,从而观察了带有疲劳裂纹的试件其“开裂前兆-开裂-扩展-块速断裂”的全部过程,并给出各阶段的压力值。试验过程中采用微机进行实时数据处理。给出监测结果并确定出断裂位置。所得数据可用于反应堆承压构件的力学分析。     

液压下压力管线活动缺陷声发射信号研究

在液压试验装置上,对含预制裂纹的压力管开展了缺陷扩展声发射信号试验研究.全程不间断监测压力管道疲劳裂纹扩展的声发射信号,并对采集到的信号进行分析处理.结果表明:管道缺陷声发射信号的幅度和能量随加载时间逐步增大,可以用于鉴别管道是否存在活动缺陷;在缺陷贯穿前,声发射信号的幅度、能量和计数急剧增加,可以预报管道缺陷的贯穿泄漏.     

含双边轴向裂纹N18锆合金薄壁管的蠕变裂纹扩展行为研究

通过对含双边轴向裂纹管（DEAT）试样及其加载装置进行设计,基于能量等效和载荷分离原理获得了DEAT试样的能量率回路积分（C*积分）表达式,从而建立了含轴向裂纹薄壁管的蠕变裂纹扩展速率测试方法。基于此方法,采用DEAT试样完成了N18锆合金薄壁管在350℃不同载荷水平下的蠕变裂纹扩展试验。结果表明,蠕变载荷会显著影响N18锆合金的蠕变裂纹扩展速率;蠕变裂纹扩展可分为稳态扩展和快速扩展2个阶段;蠕变裂纹扩展速率（da/dt）与C*积分存在良好的幂律关系,可用于预测N18锆合金管蠕变裂纹扩展行为。      

轴向应力对红砂岩氡气析出量影响的探究

针对不同轴向应力下的红砂岩试件,进行试件轴向应变实验与氡气析出量测量实验。进而探讨了轴向应力与试件轴向应变的相关性,研究了轴向应力与试件氡气析出量之间的关系。实验结果表明,Burgers蠕变模型能表征实验试件瞬时加载应变、衰减蠕变和稳态蠕变等蠕变特征;根据瞬时和累积两种测氡方法的测量结果,发现二者的相关性系数达到0.97(p0.05);实验证实轴向应力与红砂岩的氡析出量呈负相关性。这一结果为孕震过程中岩石受压导致自由氡析出的减少提供了有力的证据,对氡气预报地震具有积极的指导意义。     

高强度铝合金裂纹蠕变扩展原位观察

实验中发现一种高强铝合金产生裂纹蠕变扩展现象.为了深入、系统地研究这个问题,在扫描电子显微镜下原位观察其裂纹蠕变扩展过程.研究结果表明:室温低应力条件下,该合金裂纹蠕变扩展与一般金属材料的蠕变规律相似.作为表征这种合金裂纹蠕变扩展性能的指标参数,应力场强度因子具有一定的局限性.     

低温时效亚共析U-Nb合金微观断裂过程研究

采用透射电镜薄膜样品原位拉伸实验技术观察了经200℃时效2h的亚共析U-Nb合金在拉应力状态下,基体组织的微观变化情况和裂纹的扩展过程.结果表明:具有单斜α"结构的亚共析U-Nb合金在应力作用下,马氏体板条内部的高密度孪晶及其板条马氏体之间的孪晶发生移动,逐渐相互合并,然后又发生分解.裂纹扩展过程可描述为:在加载过程中,裂纹尖端出现局部塑性变形的减薄带,微空洞在减薄带内形核,微空洞长大和连接,最终与主裂纹连接,产生开裂.裂纹扩展过程中未观察到位错的发射、增殖和运动.     

加Sn对AgInCd压缩蠕变行为影响

采用现有RDL-50型拉伸蠕变试验机,改装部分试验装置后研究Ag In Cd合金加Sn前后在300~400℃温度及12~30 MPa应力范围内的压缩蠕变行为。根据试验结果详细分析稳态速率与温度、应力的关系,计算应力指数n和蠕变激活能Qa;并根据透射电子显微镜结果探讨合金的压缩蠕变机制。结果表明:随温度和应力水平的升高,合金的稳态蠕变速率增加。加Sn后,Ag In Cd对应力敏感性更大,且在任一应力下激活能更高,其抗蠕变性能较好。根据计算,300、350、400℃条件下,加Sn与不加Sn合金的蠕变应力指数n分别为9.41、8.07、9.48和3.31、4.10、5.77;12、18、24 MPa条件下,加Sn与不加Sn合金的蠕变激活能Qa分别为147.9、126.9、149.9 k J/mol和68.1、103.7、131.6 k J/mol。微观形貌以层错为主,300℃的主要蠕变机制为孪生,400℃的主要蠕变机制为位错攀移生成位错墙。     

压力管道裂纹泄漏定量技术研究

在分析泄漏产生的声发射信号衰减特性的基础上,通过压力管道裂纹泄漏试验,标定出信号的距离衰减常数,建立泄漏的声发射信号与泄漏率的关系式.在此基础上,推导出压力管道裂纹泄漏定量计算方法.试验验证表明,该方法能对压力管道裂纹泄漏进行有效的定量估计.     

高温含缺陷结构与时间相关的失效评定图

针对高温含缺陷结构的稳态蠕变情况,在裂纹扩展控制参量JT积分的基础上建立了一个与时间相关的失效评定图,给出了与之相关的参量Kr、Lr、Lr^max,σ0.2^3以及等时应力应变曲线的定义和确定方法,详细讨论了材料的蠕变断裂韧性Kmat^c的试验测定方法、参数估算法以及图算法,并据此建立了2．25CrlMo钢—系列的高温失效评定曲线研究结果表明：当环境温度低于材料蠕变温度时．服役时间对2．25CrlMo钢的高温失效评定曲线影响不大,可以采用R6的通用失效评定曲线进行粗略评定;当环境温度高于材料蠕变温度时,服役时间越长、温度越高高温失效评定曲线与R6通用失效评定曲线相比变化越大．这时必须采用与时间相关的失效评定图。     

温度对7A60铝合金材料的寿命影响的研究

新一代专用设备中,作为其关键的结构材料7A60铝合金的使用温度可能会提高到T1,为了研究升高温度对铝合金材料寿命的影响,开展了T2(T2T1)温度下铝合金材料的持久强度试验,蠕变试验以及断裂机理的分析研究,得出以下结论:(1)T2温度下铝合金材料10年的持久强度为σ1T20年(99%)=(1.58±0.17)σ0MPa;(2)在温度为T2,总变形量为1.5%时,7A60铝合金材料10年时的蠕变极限为:σ1T2.5%(10年)=1.51σ0MPa;(3)随着使用温度从T0升高到T2,铝合金材料10年时的持久强度和蠕变极限分别降低了18%和12.2%,降到1.41σ0和1.51σ0;(4)在温度为T2,不同应力水平下,铝合金材料的断裂机理相同,均在断口中部呈现台阶状的裂纹扩展区域。     

蒸汽发生器传热管腐蚀监测技术研究

蒸汽发生器传热管的腐蚀监测是保障核动力装置安全运行的重要问题之一.在对声发射技术原理进行介绍的基础上,采集和分析利用声发射仪对传热管进行加压实验时的声发射信号.实验结果表明:在传热管上形成微小直径穿孔性管壁腐蚀点,这种点蚀形成后,腐蚀先是向深处发展,形成尖端腐蚀,然后再向两侧延伸,逐渐形成裂纹,随着裂纹的进一步发展便形成泄漏事故;利用声发射仪对蒸汽发生器的传热管工作过程进行实时监控,可实时判断传热管材料的应力腐蚀情况,操作人员可根据声发射信号强度及其变化控制核动力装置的运行情况.     

温度对Zr-Sn-Nb合金致应力碘腐蚀开裂的影响

研究了N18和N36锆合金在不同温度下的碘致应力腐蚀开裂(SCC)行为,用扫描电镜进行了断口分析.结果表明,对于再结晶状态的锆合金,随着试验温度升高,KISCC(临界应力强度因子)降低,裂纹萌生所需的应力降低,裂纹萌生所需的时间也变短;对于去应力状态的N18合金,试验温度从300℃增加到350℃,KISCC基本不变,裂纹萌生所需的应力降低,裂纹萌生所需的时间也变短;随着试验温度升高,断口上的腐蚀产物增多.     

工质压力及蠕变对冷变形310S不锈钢在超临界水环境下的应力腐蚀开裂行为影响研究

310S不锈钢是一种性能较好的超临界水冷堆候选包壳材料,为丰富310S不锈钢在在超临界水环境下的应力腐蚀性能研究,特别是裂纹扩展速率方面的数据。本研究使用在线监测裂纹扩展的方法,测量了不同冷变形的310S不锈钢在多种工况下的裂纹扩展速率,分析了工质压力、高温蠕变等因素对310S开裂行为的作用。结果显示：超临界水或高温蒸汽的压力变化对310S不锈钢在500℃下的开裂行为的影响较为有限,冷变形作用促进材料的裂纹扩展,材料的高温蠕变行为在超临界水中对应力腐蚀开裂过程中具有较为重要的加速作用,特别是对于高冷变形和高载荷条件下的材料。本研究丰富了超临界水环境下310S的应力腐蚀裂纹扩展速率的数据,证明了提高材料的抗蠕变性能是优化包壳材料服役性能的重要手段之一,包壳设计制造的过程中应当避免较大幅度的冷变形。     

压水堆声发射检测的研究与应用

本文综述了压水堆声发射检测的试验研究与应用,包括韧性钢声发射信号的一般特征,压水堆钢中的声发射源,信号的检测和处理,在试验容器上的研究和现场监测经验.     

样品尺寸变化对T91钢蠕变力学行为的影响

T91钢是第4代反应堆的候选结构材料之一，中子辐照后的高温蠕变性能是评价其服役性能的关键指标。为充分利用辐照空间、减小辐照参数梯度和降低样品放射性，针对力学性能的研究需要使用小尺寸样品，但小样品试验数据可能与标准样品不同，导致无法准确评价材料性能。为研究样品尺寸变化对T91钢蠕变力学行为的影响，本文对T91钢小片状试样和标准棒状试样在温度675～725℃、蠕变应力80～120 MPa下的蠕变行为和断裂机理进行了对比研究。结果表明，不同尺寸样品均发生了减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个变形阶段，且断裂时间均随蠕变温度和应力的增大而减小，但小片状试样的蠕变断裂时间更长、稳态蠕变速率更小；所有试样均发生了微孔聚集型韧性断裂，但小片状试样断口的韧窝尺寸相对更小且受到剪切应力；试样尺寸变化不影响T91钢蠕变变形机制，造成差异的原因是试样应力状态差异；蠕变过程中不同的微观结构演化是蠕变试样尺寸效应随蠕变温度、应力变化规律复杂的重要原因。     

冷变形316不锈钢在高温水中的应力腐蚀开裂行为

对不同冷变形量的核级316和316L不锈钢在高温水中的应力腐蚀开裂(SCC)行为进行了研究。通过试验,对溶解氧、氯离子和温度对裂纹扩展速率的影响进行了深入探讨和分析。试验结果显示,溶解氧和氯离子能明显加快材料的应力腐蚀开裂速率。当水化学条件一致时,325℃时的裂纹扩展速率较288℃时的裂纹扩展速率高。     

基于Z′参数的高强铝合金稳态蠕变速率可靠性研究

建立了基于速率温度参数模型的新型高强铝合金Z′参数表达式及稳态蠕变速率 可靠度预测方法,Z′参数表征稳态蠕变速率数据偏离速率温度参数模型主曲线的程度。结合实测数据,研究了Z′参数的统计分布规律。基于Z′参数,分别得出新型高强铝合金实验应力 速率温度参数 可靠度曲线和温度 许用应力 可靠度曲线。结果显示,新型高强铝合金Z′参数满足正态分布规律。稳态蠕变速率预测上限随可靠度的增加而升高。外推至稳态蠕变速率上限10-7 h-1时,新型高强铝合金在50、80 ℃下的许用应力（可靠度997%）分别为4700、2945 MPa。与传统安全系数法相比,基于Z′参数的预测结果更合理。