核电厂反应堆压力容器和主管道焊缝残余应力分析

综述了现有的反应堆压力容器和主管道焊缝残余应力的测试结果和残余应力选取的实践经验。对于反应堆压力容器环焊缝,残余应力沿壁厚呈余弦分布,其最大值可取为60MPa。对于主管道对接环焊缝,最大残余应力区域通常位于在焊缝中心线且靠近管道外表面,而运行过程中的缺陷常出现在内表面区域,在进行安全性评价时焊缝最大残余应力可取为100MPa。     

反应堆压力容器内部大尺寸环形异种金属焊缝残余应力分布研究

获得反应堆压力容器内部大尺寸环形异种金属焊缝残余应力分布可为反应堆压力容器结构设计和制造工艺优化提供指导,通过设计和制造能够代表产品焊接结构形式的镍基合金和低合金钢异种金属焊接结构模拟件,采用轮廓法测试焊接结构模拟件内部纵向残余应力,采用有限元法模拟计算焊接结构模拟件横向和纵向残余应力,获得了整个异种金属焊接接头残余应力分布特征。结果表明:焊缝区域内部纵向残余应力为拉伸应力,峰值应力达到500 MPa左右,并且表层应力大于内部应力,峰值应力出现在距下表面3 mm和24 mm位置;横向残余应力在焊缝区域从上表面到下表面的分布为拉应力-压应力-拉应力,压缩横向残余应力峰值达到?300 MPa,出现在距下表面约18 mm位置。本文研究可为焊接结构设计提供理论指导。      

贯穿件J形坡口焊接残余应力分析

核电站反应堆压力容器(RPV)顶盖控制棒驱动机构(CRDM)管座J形坡口焊缝在一回路高温高压水环境下存在应力腐蚀开裂(SCC)的风险,而焊接残余应力是SCC的主要驱动力。使用二维轴对称模型有限元方法对CRDM中心管座J形坡口进行焊接残余应力分析。为了探索一种简单、高效和保守的方法,研究了热源简化、焊缝形状简化、屈服强度、相变和强化行为对焊接残余应力的影响。结果表明:双椭球热源与均匀热源得到的残余应力结果基本一致;焊缝形状由鱼鳞状简化为方块模型对焊接残余应力结果影响不大,但是与合并焊道的结果相差较大;采用低屈服强度得到的残余应力结果并不保守;在ANSYS软件中,固液相变对残余应力结果影响不大;等向强化模型的结果比随动强化模型的结果保守;在工程上,建议采用均匀热源、方块焊道模型和等向强化模型进行焊接模拟。     

秦山核电厂反应堆压力容器第三根辐照监督管试样拉伸试验

反应堆压力壳钢系体心结构材料,本身不但具有冷脆特征,而且辐照会增加其冷脆趋势,即强度升高,塑韧性下降,韧脆转变温度上升,因而增加了容器突发性脆性破坏的可能性。反应堆压力容器材料的辐照监督试验,目的就在于监测水冷反应堆束带区（即压力容器最大通量辐照区）的筒体及焊缝材料受中子辐照和热环境所造成的这种材质性能的变化,从而为制定反应堆运行限制曲线、确保压力容器在设计寿期内的安全提供必要约依据。拉伸试验则是其中的一个重要组成部分。 根据《秦山核电站反应堆压力容器材料辐照监督大纲》要求,定期从堆内抽出监督试样进行拉伸试验,测量筒体母材及焊缝材料强度和延伸率因辐照引起的变化。第三根辐照监督管母材及     

基于模拟件-产品件方法研究反应堆压力容器顶盖与多个CRDM管座焊接残余应力

提出模拟件-产品件有限元数值计算方法研究反应堆压力容器(RPV)顶盖与多个控制棒驱动机构(CRDM)管座焊接的残余应力分布。进行模型件制造和试验测试,获得温度循环、残余应力等数据,针对模拟件残余应力进行数值计算,以试验数据标定模拟件模型和算法并进行优化,最后将优化算法和模型应用于产品件的数值计算。将该方法用于包含2个非中心孔位置J型焊缝的RPV顶盖产品件焊接残余应力算。结果表明:模拟件-产品件的研究方法可应用于核电大型焊接结构的残余应力高效数值分析,CRDM管座焊缝之间的应力叠加效果不明显。     

铍环电子束焊接温度场和应力场的有限元分析

采用ADINA/ADINAT对铍环电子束焊接过程的温度场和应力场进行了有限元分析 ,结果表明 :铍环焊接过程中焊缝外表面最高温度达 2 73 4℃ ,内表面最高温度仅 3 78℃ ,位于外止口铍钚一侧 ;铍环电子束焊接后 ,在焊缝附近 2 0mm范围内焊接残余应力较大 ,焊缝处于复杂的三维应力状态 ,焊缝根部的残余应力达到最大 ;内外止口铍环由于结构差异 ,焊接残余应力分布并不完全相同。     

焊后热处理对16MND5钢焊接组织结构与残余应力的影响

16MND5钢广泛应用于核岛承压容器构件,其焊接接头不可避免地会引入高的残余应力,而焊后热处理可有效消减焊接残余应力以克服应力腐蚀裂纹的影响。本工作利用轮廓法和中子衍射技术研究了焊后热处理对16MND5钢焊接残余应力的影响。结果表明,轮廓法与中子衍射测试结果在趋势和数值上取得了较好的一致性,焊后热处理使焊接态的残余应力峰值从约420 MPa降低至约210 MPa。同时,利用金相法和SEM研究了焊后热处理对焊缝区域组织结构的影响。结果表明,焊后热处理主要表现为贝氏体和少量自回火马氏体的焊缝中心组织转变为回火贝氏体和回火马氏体,热处理后的焊缝区晶粒明显长大。     

能谱变化对活化法中子注量测量的影响

在反应堆中子注量测量中,活化探测器可能会经历多个燃料循环的中子辐照,不同燃料循环的中子能谱也会发生变化。考虑到中子能谱变化的影响,对某批次国产反应堆压力容器辐照材料进行中子注量测量修正。计算结果表明,探测器权重快中子注量率（E＞1.0 MeV）修正后比理论中子注量率（E＞1.0 MeV）高1.75%;与修正前相比降低了3.73%,中子能谱变化的影响不容忽视。      

辐照加工宝石的放射性测量研究

利用辐照进行天然宝石改色,能显著提升宝石的观赏价值和商业价值。但经反应堆辐照后的宝石含有人工放射性核素,会对相关人员产生照射。本文利用γ能谱分析方法对辐照宝石进行了直接放射性测量。采用实验和蒙特卡罗模拟相结合的方法分析了辐照宝石的几何结构、密度对其γ能谱测量准确性的影响,得到探测效率与能量、样品质量的修正公式,从而实现了无需磨制过程的辐照宝石放射性的γ能谱准确测量。     

中子辐照奥氏体不锈钢焊缝热影响区力学性能与微观结构的关系

奥氏体不锈钢通常用来制造核反应堆内部部件（如堆芯围筒）,经中子辐照后,其微观结构发生变化,从而导致力学性能的变化。焊缝热影响区材料在熔焊过程中受到焊接热循环的影响。本文研究了中子辐照对奥氏体不锈钢焊缝热影响区材料微观结构及力学性能的影响。试验材料选用退役压水堆中的AISI304不锈钢焊件。该材料在反应堆中经历了11次反应堆循环,最大辐照剂量为0．35dpa,温度为573K。通过试验得到不同辐照剂量下,热影响区材料和母材区材料的力学性能和微观结构。力学性能通过拉伸实验获得,采用室温和573K两种不同试验温度。用透射电镜观察材料的微观结构。运用弥散障碍硬化模型得到力学性能与微观结构之间的关系。试验结果表明：仅用透射电镜中观察到的中子辐照产生的缺陷并不能很好解释中子辐照硬化。在透射电镜中观察不到的那些小的辐照缺陷也能产生辐照硬化。