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，在熔鹽堆的試驗堆運行一段時間后，在其模擬容器筒體與封頭的焊接結(jié)構(gòu)處，會產(chǎn)生大量與焊縫垂直的非共面平行裂紋。由于熔鹽堆的運行溫度很高，而且存在高放射性，使得對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，進而導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)難及人員傷亡，所以有必要對存在裂紋缺陷的熔鹽堆模擬壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的安全性進行研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　試驗堆的操作壓力為0.4MP

2、a，操作溫度可達700℃，在運行過程中容器所受內(nèi)壓存在波動。通過對容器失效現(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間運行的共同作用下產(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)力在焊縫中心達到峰值，達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積分參量來對裂紋尖端的應(yīng)力場進行研究，發(fā)現(xiàn)當非共面平行裂紋間距在一定范圍內(nèi)，各裂紋尖端應(yīng)力場同時存在于構(gòu)件上時，裂紋尖端應(yīng)力場相對于單獨存在時是被削弱了的。因此對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得，深度不知，因此需