輕水堆焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)是在裂紋尖端局部微觀區(qū)域材料、力學(xué)和水化學(xué)環(huán)境交互作用下的一種裂紋緩慢擴展形式,它給核電結(jié)構(gòu)長期安全服役帶來重大安全隱患。由于安全端異種金屬焊接接頭材料組織和力學(xué)性能的不均勻性,以及焊接殘余應(yīng)力分布的不均勻性,使得兩者交互作用下的SCC裂紋擴展行為的定量預(yù)測變得復(fù)雜。針對此問題,本文通過理論分析、實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究建立了獲取安全端異種金屬焊接接頭的局部材料力學(xué)性能和殘余應(yīng)力的獲取方法,以及材料力學(xué)性能不均勻場和殘余應(yīng)力場交互作用下安全端接頭中SCC裂紋尖端場的分析方法,完成的主要研究內(nèi)容和成果如下:通過壓入實驗和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方式建立了安全端各組成材料的維氏硬度和力學(xué)性能的對應(yīng)關(guān)系,并選取低合金鋼SA508焊接接頭試樣,分別采用宏觀拉伸實驗和維氏硬度與材料力學(xué)性能對應(yīng)關(guān)系兩種方法獲取材料力學(xué)性能,兩者對比誤差不超過1.5%,表明通過壓入實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合獲取焊接接頭局部材料力學(xué)性能的方法是可行的。利用壓入實驗獲取安全端焊接接頭試樣焊縫附近區(qū)域的維氏硬度分布,并進(jìn)行了相應(yīng)的材料力學(xué)性能分析,將焊接接頭區(qū)域模型的材料力學(xué)性能分布...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.2技術(shù)路線圖

通過對安全端各組成材料標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行拉伸實驗和壓入實驗,獲取其標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能和維氏硬度值,結(jié)合有限元數(shù)值模擬實驗建立各材料維氏硬度和材料性能的關(guān)系。將上述研究結(jié)果引入真實安全端焊接接頭試樣,獲取核電關(guān)鍵焊接接頭力學(xué)性能場,并建立含連續(xù)變化的殘余應(yīng)力和力學(xué)性能不均勻場的有限元模型,并研....

圖2.1核電安全端異種焊接接頭示意圖

核電一回路安全端焊接接頭是一種典型的大型多道焊異種金屬焊接接頭,如圖2.1所示,其幾何形貌和材料構(gòu)成復(fù)雜,加之受到焊接工藝的影響,存在明顯的焊接殘余應(yīng)力和力學(xué)性能不均勻性。核電一回路為高溫高壓水環(huán)境,極易在焊接接頭處產(chǎn)生由材料、環(huán)境和力學(xué)共同作用導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)。從力....

圖2.2硬度實驗原理圖

金屬硬度實驗的主要方法有:布氏、洛氏、維氏、努氏、里氏和肖氏硬度實驗。本文采用維氏硬度法進(jìn)行實驗,實驗過程和方法依據(jù)GB/T4340.1-1999,其原理如圖2.2所示,圖中壓頭為對面夾角α為136°的正四棱錐體金剛石,幾何尺寸2mm×2mm,在設(shè)定實驗力F下對試樣表面進(jìn)行壓入式....

圖2.3實驗使用的薄板拉伸試樣及產(chǎn)生的表面壓痕

本文中的硬度實驗使用HV-1000Z+ZZD數(shù)顯顯微維氏硬度計完成,實驗過程為全自動加卸載,保持加載時間為15s,利用菱形壓痕外側(cè)矩形框測出壓痕對角線尺寸。實驗在室溫條件下進(jìn)行,以奧氏體304不銹鋼試樣為例,試樣為標(biāo)準(zhǔn)薄板拉伸試樣如圖2.3(a)所示。本文實施的實驗中,采用YMP....

本文編號：3978503