熔鹽堆含缺陷鎳基合金模擬容器焊接結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)估.pdf

1、熔鹽堆屬于第四代核反應(yīng)堆，其壓力容器采用鎳基哈氏合金C276制造，在熔鹽堆的試驗(yàn)堆運(yùn)行一段時(shí)間后，在其模擬容器筒體與封頭的焊接結(jié)構(gòu)處，會(huì)產(chǎn)生大量與焊縫垂直的非共面平行裂紋。由于熔鹽堆的運(yùn)行溫度很高，而且存在高放射性，使得對(duì)于容器密封性能要求極高，裂紋的出現(xiàn)將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)難及人員傷亡，所以有必要對(duì)存在裂紋缺陷的熔鹽堆模擬壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　試驗(yàn)堆的操作壓力為0.4MP

2、a，操作溫度可達(dá)700℃，在運(yùn)行過程中容器所受內(nèi)壓存在波動(dòng)。通過對(duì)容器失效現(xiàn)象和裂紋產(chǎn)生原因的分析，確定熔鹽堆鎳基合金模擬壓力容器的裂紋是由于周向工作應(yīng)力、焊接殘余拉應(yīng)力及容器在高溫下長時(shí)間運(yùn)行的共同作用下產(chǎn)生的，疲勞失效與再熱裂紋共同造成了容器的破壞。
　　本文采用有限元分析方法對(duì)熔鹽堆模擬壓力容器焊接結(jié)構(gòu)處的工作應(yīng)力和多層多道焊過程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)處最大主應(yīng)力為周向拉應(yīng)力，此處周向拉應(yīng)力值σ8=12.4MPa，焊縫縱向焊

3、接殘余應(yīng)力在焊縫中心達(dá)到峰值，達(dá)243.8MPa。
　　通過有限元模擬與斷裂力學(xué)理論相結(jié)合的方法，利用J積分參量來對(duì)裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)非共面平行裂紋間距在一定范圍內(nèi)，各裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)同時(shí)存在于構(gòu)件上時(shí)，裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)相對(duì)于單獨(dú)存在時(shí)是被削弱了的。因此對(duì)于熔鹽堆模擬壓力容器焊接結(jié)構(gòu)處存在的裂紋群，可選擇其中尺寸最大的裂紋來進(jìn)行分析，這樣得到的結(jié)果是偏于安全的。
　　由于容器上裂紋的長度可直接測(cè)得，深度不知，因此需