RPV用钢美国常用断裂韧性KIC表达式的对比分析

为了有效评价经辐照后的反应堆压力容器的结构完整性,人们提出了多种表征反应堆压力容器用钢断裂韧性与温度之间的经验表达式.基于美国橡树岭国家实验室的断裂韧性测试数据,对目前常用的经验关系式进行了对比研究.结果表明,经修正后的ASME KIC曲线有最高保守性,未经修正的ASME KIC曲线在T-Tref低于-60℃时不够保守,主曲线5%下限具有足够的保守性,ASME Code Case N631提供的方法具有与ASME KIC曲线相似的保守性.     

RPV用钢美国常用断裂韧性KⅠC表达式的对比分析

为了有效评价经辐照后的反应堆压力容器的结构完整性,人们提出了多种表征反应堆压力容器用钢断裂韧性与温度之间的经验表达式。基于美国橡树岭国家实验室的断裂韧性测试数据,对目前常用的经验关系式进行了对比研究。结果表明,经修正后的ASME KⅠC曲线有最高保守性,未经修正的ASME KⅠC曲线在T-Tref低于-60℃时不够保守,主曲线5%下限具有足够的保守性,ASME Code Case N631提供的方法具有与ASME KⅠC曲线相似的保守性。     

基于夏比冲击吸收能量的断裂韧性估算方法比较

断裂韧性是结构完整性评价的重要参数。由于受材料、成本、时间等限制,有时难以进行断裂韧性试验。利用夏比冲击吸收能量估算断裂韧性是一种简单可行的方法。为分析各个关联公式的适用范围、保守性、有效性等,首先总结了基于夏比冲击吸收能量估测断裂韧性的经验公式,然后结合文献收集的试验数据进行比较。结果表明:SC,RLB和BL公式估测效果较好,BRS和BR公式对国外钢种预测结果较好,但不能直接用于国产钢,IWT公式对所研究材料预测结果都不理想;国产钢不能简单地套用已有国外经验公式,有时需要调整以确保其保守性;除IWT公式外,其他公式预测的断裂韧性分布趋势与主曲线大致吻合,利用预测的断裂韧性值推导对应主曲线应是可行方案。     

基于材料力学性能的最低设计金属温度曲线分析

铁素体钢在低温条件下存在明显的韧脆转变现象。为防止脆断事故的发生,需要确定铁素体钢制压力容器的最低使用温度。针对ASME中的A^D四条冲击豁免曲线,对应地选取了4种材料,基于材料实际的屈服强度和参考温度,按照ASME中豁免曲线的计算方法,计算得到4种材料的最低设计金属温度曲线,并与对应的A^D曲线对比,定量地分析ASME中豁免曲线的保守性。结果表明,ASME中的豁免曲线相对于材料自身的最低设计金属温度曲线保守性较大;韧性相近的材料被划分到不同的豁免曲线,使得韧性富裕量差异较大,对于某些材料,其断裂韧性被低估。     

材料的蠕变断裂韧性及影响因素分析

采用直流电位法进行2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性试验研究；建立了由试验数据确定材料蠕变断裂韧性的计算式；探讨了试验温度和时间对材料蠕变断裂韧性的影响规律。结果表明，2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性随着时间增长而减小，随温度升高而增大。基于蠕变裂纹扩展参量的蠕变断裂韧性估算式可以得到与试验结果相一致的预测值，并具有合理的保守性。     

新型转子钢FW2高温断裂韧性实验研究

对新型转子钢FW2使用多试样法、规则化法和弹性卸载柔度法进行630℃高温断裂韧性测试,其中使用多试样法和规则化法均得到有效高温断裂韧性试验结果,对两组试验结果比较可知:规则化法获取的J-R阻力曲线位于多试样法拟合曲线的±99.7％置信区间内,规则化法获取的断裂韧性特征值J0.2BL低于多试样法特征值J0.2BL,位于多...     

基于Master Curve方法的X80管线钢韧脆转变区断裂韧性研究

X80钢是我国常用的天然气长输管道用钢,获得其在低温下的断裂韧性以及韧脆转变温度区,对于评价其在低温下的安全性至关重要。针对X80管线钢,测试了其低温拉伸性能、夏比V型缺口冲击吸收能量及断裂韧性;并且在此基础上,研究得到了其主曲线的参考温度T0,进一步预测得到了X80管线钢在整个韧脆转变区的断裂韧性分布。试验结果表明,X80管线钢在低温下具有良好的断裂韧性,其主曲线的参考温度为-91℃,在-141~-41℃的温度区间内,其断裂韧性5%下边界很好地描述了断裂韧性数据在韧脆转变区的分散性。     

国产压力容器用钢Q345R的低温韧性研究

基于实测的材料数据,运用缺陷评定的程序,针对ASME规范案例中关于我国常用压力容器用钢Q345R冲击韧性对豁免曲线的适用性问题的相关规定进行了探讨和分析。分析结果表明所用的Q345R正火板在低温下的冲击韧性与断裂韧性均优于ASME规范的要求值,ASME规范将Q345R归类于A曲线严重低估了材料本身的韧性。     

低温断裂韧性试验

本文介绍了一种可用于在-120℃以上温度下进行低温断裂韧性试验的装置及有关的试验方法。在试验的基础上,对压力容器用钢在低温下所表现的断裂韧性行为作了初步分析。分析表明,为了评定钢材断裂韧性随温度的变化,阻力曲线方法比启裂点方法更为优越;伸张区尺寸的测量对低温断裂韧性的评定可能具有重要的意义。     

基于Master Curve方法的16MnR钢韧脆转变区断裂韧性研究

在韧脆转变温度区对16MnR进行了拉伸性能,夏比V形缺口冲击性能和断裂韧性测试,基于Master Cmwe方法得到了16MnR钢在韧脆转变区断裂韧性随温度变化曲线,并比较了断裂韧性韧脆转变曲线的参考温度和夏比冲击试验特征温度间的关系。     

外压圆筒临界压力的双非线性ANSYS有限元模拟与讨论

利用有限元模拟软件ANSYS的几何/材料双非线性分析技术对外压圆筒临界压力进行模拟计算,将模拟结果与文献试验结果、GB 150、ASMEⅧ-2及EN 13445等压力容器设计标准中计算结果进行比较分析。结果表明:若ANSYS软件中偏差系数按外压圆筒实际最大偏差考虑,与文献中试验值和Mises公式计算结果的材料非线性修正值相比,ANSYS的模拟结果普遍偏低。模拟值按ASMEⅧ-2第5章设计系数考虑后,得到许用外压力,在弹性失稳阶段时,有的略高于ASMEⅧ-2公式法的,也有的略低于GB 150所得的。在非弹性失稳阶段,模拟所得的许用外压低于ASMEⅧ-2公式法、EN 13445规范计算结果,高于GB 150规范计算结果。     

屏蔽主泵电机壳体断裂韧性评估

屏蔽主泵是第三代非能动核电厂中的关键动设备,其电机壳体采用了易发生低温脆化的SA 508,Grade 1材料,需要开展断裂韧性评估,本文从试验和计算分析角度对该材料进行断裂韧性评估,对比国内外制造厂试验得出的参考无延性转变温度。结果表明,国内制造厂还需进一步进行制造工艺的技术攻关,同时,对国内制造厂研制的材料按照ASME附录G进行断裂韧性评估。分析结果表明,其断裂韧性满足要求,采用该方法进行评估,在保证安全评价可靠的前提下,促进了材料的国产化。     

PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料切削温度试验研究

采用夹丝半人工热电偶法,在600- 1200m/min速度范围内对PCD刀具高速铣削SiCp/2009Al复合材料时的切削温度进行了研究,采用单接点热电偶快速标定装置对热电偶(SiCp/2009Al—康铜)测量的热电势进行了标定试验,获得了各种复合材料的温度标定曲线.研究结果表明,在本文试验条件下,铣削温度瞬时最高值可...     

Excel软件在蠕变等温线法中的应用

利用Excel软件,对蠕变试验数据进行分析,通过数据采集、曲线绘制、公式运算、添加趋势线等处理,结合等温线法,可以外推出持久温度极限和蠕变温度极限[1];对比通过手工描绘的曲线图,利用Excel处理过的曲线更清晰准确地为金属材料在高温条件下的力学性能提供参考。     

大进给铣削沉淀硬化不锈钢刀具失效分析及切削参数优化

针对大进给硬质合金刀具铣削沉淀硬化不锈钢（05Cr17Ni4Cu4Nb）寿命短、效率低的问题,采用单因素法和正交试验法开展刀具磨损试验,并进行回归分析,得到了刀具寿命经验公式。利用有限元仿真方法获得了切削力、刀具切削刃温度和应力场分布情况,结合磨损测量结果及磨损形貌分析了刀具的失效机理。根据有限元仿真结果和刀具寿命经验公式,综合考虑切削效率和刀具磨损,运用等寿命-效率曲面响应法进行切削参数优化,得到了刀具的最佳切削参数及在该切削参数下刀具的寿命。     

用当量S－N曲线估算疲劳裂纹形成寿命

介绍了一种利用相对Ｍｉｎｅｒ法则估算构件在变幅载荷谱下裂纹形成寿命的当量Ｓ－Ｎ曲线方法。与常规的名义应力法相比，此方法不用常幅试验下得到的Ｓ－Ｎ曲线，而是根据该构件在两种载荷谱下的疲劳试验寿命，推导出能反映在变幅载荷谱条件下构件疲劳特性的当量Ｓ－Ｎ曲线，并以此当量Ｓ－Ｎ曲线为依据进行寿命估算。运用此方法，本文对文献［１］所给六种载荷谱下的试片寿命进行了计算，并以试验寿命为依据对按常规Ｓ－Ｎ曲线法修正的Ｓ－Ｎ曲线法、局部应力应变法和本文当量Ｓ－Ｎ曲线法所估算出的结果进行了比较，结果表明。本文所介绍的方法不仅简单实用，而且精度要明显高于其他几种方法。     

奥氏体不锈钢深冷容器疲劳设计曲线探讨

现行压力容器标准中奥氏体不锈钢疲劳设计曲线均基于常温疲劳试验数据拟合得来,并未考虑低温对奥氏体不锈钢强度、疲劳寿命的影响.本文提出一种基于常温疲劳设计曲线和深冷力学性能,获取奥氏体不锈钢深冷疲劳设计曲线的方法.首先,在试验研究基础上整理分析了文献中77 K和4 K温度下的奥氏体不锈钢疲劳试验数据,并按ASME BPVC...     

用于金属材料单轴本构关系估算的长条形试样小冲杆试验方法研究

常规的小冲杆试验技术获取宏观材料的力学性能主要是通过经验关联法.但是经验关联法受小冲杆试验装置和试样尺寸的限制,尚没有一个统一的、公认的经验关联公式.为实现小冲杆试验技术获得材料的半解析解公式,采用新型长条形小冲杆试样,基于能量等效原理并结合有限元计算,提出了关于该试样的Chen-Cai半解析方程的4个系数,进而提出了依据长条形小冲杆试样的载荷-位移曲线估算金属材料的单轴本构关系的新型试验方法.针对Q345R钢和904L不锈钢,新方法的单轴本构关系估算结果与单轴拉伸试验结果较为吻合.     

基于功率谱密度的疲劳寿命估算

利用随机振动理论、强度理论和Miner线性累积损伤模型,获得窄带随机振动下基于功率谱密度(P．S．D)的构件疲劳寿命估算公式。根据P．H．Wirsching对不同P．S．D形状修正结果以及Dirlik的经验估计方法,建立了适用于宽带随机振动构件的疲劳寿命估算公式。该寿命估算公式不需要对变幅应力进行循环计数。讨论了局部危险部位应力功率谱密度获取的常用方法。研究了用经验方法确定构件的p-s-N曲线。用寿命估算公式对某构件进行了寿命预测。     

用COD阻力(δ_R)曲线方法评定中低强度钢的断裂韧性

本文提出了评定中低强度钢断裂韧性的COD 阻力(δ_R)曲线方法,并着重讨论了弹性“柔度”法在裂缝扩展量测定中的应用。对九种中低强度钢进行了试验。结果表明;阻力曲线方法是比目前流行的、以开裂点为基础的弹塑性断裂韧性试验方法更为切合实际的评定方法。