含裂纹核级管道三维有限元分析与 LBB 评定

三维裂纹仿真分析和防断裂设计问题一直是断裂理论和工程应用研究的主要课题。管道系统是核动力工程中的关键部件。运用三维有限元分析软件 ANSYS 和裂纹分析专用程序 Franc3D,针对中国实验快堆（CEFR）一段余热排放系统中的含裂纹管道进行了三维裂纹仿真模拟分析和LBB（Leak －Before －Break）评定。快堆管道工作时处于高温状态,因此,采用适用于高温环境下的材料和法国结构安全设计规范 RCC －MR．A16标准文件。研究的管道材料为9Cr1Mo 钢的改良型———T91／P91管材,分析模型为含裂纹的三维结构,且包括管道高温工况和蠕变效应。仿真计算结果表明,针对所研究的工况,蠕变较疲劳对三维裂纹扩展的影响更大。采用 T91钢的管路系统能够满足相关规范中的 LBB 设计准则。该研究为快堆管道选材、含缺陷管道安全评估和高温完整性评定提供设计参考。