Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2
С помощью предложенной модели исследовано влияние облучения на температурные зависимости трещиностойкости при хрупком разрушении стали 15Х2МФА. Проанализировано влияние облучения и содержания примесей фосфора и меди на трещиностойкость при хрупком разрушении. Показано, что вероятностная модель, о...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2001 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2001
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46581 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 / Б.З. Марголин, В.А. Швецова, А.Г. Гуленко // Проблемы прочности. — 2001. — № 3. — С. 5-13. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46581 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Марголин, Б.З. Швецова, В.А. Гуленко, А.Г. 2013-07-01T16:24:58Z 2013-07-01T16:24:58Z 2001 Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 / Б.З. Марголин, В.А. Швецова, А.Г. Гуленко // Проблемы прочности. — 2001. — № 3. — С. 5-13. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46581 539.4 С помощью предложенной модели исследовано влияние облучения на температурные зависимости трещиностойкости при хрупком разрушении стали 15Х2МФА. Проанализировано влияние облучения и содержания примесей фосфора и меди на трещиностойкость при хрупком разрушении. Показано, что вероятностная модель, основанная на новой формулировке критерия хрупкого разрушения, позволяет адекватно прогнозировать влияние облучения на трещиностойкость корпусных реакторных сталей. Обсуждено применение альтернативных моделей прогнозирования трещиностойкости. За допомогою запропонованої моделі досліджено вплив опромінення на температурні залежності тріщиностійкості при крихкому руйнуванні сталі 15Х2МФА. Проаналізовано вплив опромінення і вмісту домішок фосфору та міді на тріщиностійкість при крихкому руйнуванні. Показано, що імовірнісна модель, котра базується на новому формулюванні критерію крихкого руйнування, дозволяє адекватно прогнозувати вплив опромінення на тріщиностійкість корпусних реакторних сталей. Обговорено використання альтернативних моделей прогнозування тріщиностійкості. Using the model earlier proposed by the authors, the irradiation effect on the temperature dependence of the crack propagation resistance of steel 15Kh2MFA under brittle fracture conditions. The paper analyzes the effects of irradiation and content of phosphorus and copper on the brittle fracture crack propagation resistance. It is shown that a probabilistic model based on the new formulation of the brittle fracture criterion allows to provide adequate prediction of the irradiation effect on the crack propagation resistance of reactor pressure-vessel (RPV) steels. We discuss the applicability of alternative models for the prediction of crack propagation resistance. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 Prediction of Crack Resistance in the Case of Brittle Fracture of Reactor Pressure- Vessel Steels Exposed to Neutron Irradiation. Part 2 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 |
| spellingShingle |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 Марголин, Б.З. Швецова, В.А. Гуленко, А.Г. Научно-технический раздел |
| title_short |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 |
| title_full |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 |
| title_fullStr |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 |
| title_full_unstemmed |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 |
| title_sort |
прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. сообщение 2 |
| author |
Марголин, Б.З. Швецова, В.А. Гуленко, А.Г. |
| author_facet |
Марголин, Б.З. Швецова, В.А. Гуленко, А.Г. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2001 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Prediction of Crack Resistance in the Case of Brittle Fracture of Reactor Pressure- Vessel Steels Exposed to Neutron Irradiation. Part 2 |
| description |
С помощью предложенной модели исследовано влияние облучения на температурные зависимости
трещиностойкости при хрупком разрушении стали 15Х2МФА. Проанализировано
влияние облучения и содержания примесей фосфора и меди на трещиностойкость при
хрупком разрушении. Показано, что вероятностная модель, основанная на новой формулировке
критерия хрупкого разрушения, позволяет адекватно прогнозировать влияние облучения
на трещиностойкость корпусных реакторных сталей. Обсуждено применение альтернативных
моделей прогнозирования трещиностойкости.
За допомогою запропонованої моделі досліджено вплив опромінення на
температурні залежності тріщиностійкості при крихкому руйнуванні сталі
15Х2МФА. Проаналізовано вплив опромінення і вмісту домішок фосфору та
міді на тріщиностійкість при крихкому руйнуванні. Показано, що імовірнісна
модель, котра базується на новому формулюванні критерію крихкого
руйнування, дозволяє адекватно прогнозувати вплив опромінення на тріщиностійкість
корпусних реакторних сталей. Обговорено використання альтернативних
моделей прогнозування тріщиностійкості.
Using the model earlier proposed by the authors,
the irradiation effect on the temperature
dependence of the crack propagation resistance
of steel 15Kh2MFA under brittle fracture conditions.
The paper analyzes the effects of irradiation
and content of phosphorus and copper on
the brittle fracture crack propagation resistance.
It is shown that a probabilistic model based on
the new formulation of the brittle fracture criterion
allows to provide adequate prediction of
the irradiation effect on the crack propagation
resistance of reactor pressure-vessel (RPV)
steels. We discuss the applicability of alternative
models for the prediction of crack propagation
resistance.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46581 |
| citation_txt |
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному облучению. Сообщение 2 / Б.З. Марголин, В.А. Швецова, А.Г. Гуленко // Проблемы прочности. — 2001. — № 3. — С. 5-13. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT margolinbz prognozirovanietreŝinostoikostiprihrupkomrazrušeniikorpusnyhreaktornyhstaleipodvergnutyhneitronnomuoblučeniûsoobŝenie2 AT švecovava prognozirovanietreŝinostoikostiprihrupkomrazrušeniikorpusnyhreaktornyhstaleipodvergnutyhneitronnomuoblučeniûsoobŝenie2 AT gulenkoag prognozirovanietreŝinostoikostiprihrupkomrazrušeniikorpusnyhreaktornyhstaleipodvergnutyhneitronnomuoblučeniûsoobŝenie2 AT margolinbz predictionofcrackresistanceinthecaseofbrittlefractureofreactorpressurevesselsteelsexposedtoneutronirradiationpart2 AT švecovava predictionofcrackresistanceinthecaseofbrittlefractureofreactorpressurevesselsteelsexposedtoneutronirradiationpart2 AT gulenkoag predictionofcrackresistanceinthecaseofbrittlefractureofreactorpressurevesselsteelsexposedtoneutronirradiationpart2 |
| first_indexed |
2025-11-26T16:05:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T16:05:46Z |
| _version_ |
1850627223130734592 |
| fulltext |
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
РАЗДЕЛ
УДК 539.4
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении
корпусных реакторных сталей, подвергнутых нейтронному
облучению. Сообщение 2
Б. З. М арголин, В. А. Ш вецова, А. Г. Гуленко
ЦНИИКМ “Прометей”, Санкт-Петербург, Россия
С помощью предложенной модели исследовано влияние облучения на температурные зави
симости трещиностойкости при хрупком разрушении стали 15Х2МФА. Проанализировано
влияние облучения и содержания примесей фосфора и меди на трещиностойкость при
хрупком разрушении. Показано, что вероятностная модель, основанная на новой форму
лировке критерия хрупкого разрушения, позволяет адекватно прогнозировать влияние облу
чения на трещиностойкость корпусных реакторных сталей. Обсуждено применение аль
тернативных моделей прогнозирования трещиностойкости.
К л ю ч е в ы е с л о в а : нейтронное облучение, трещиностойкость, хрупкое разру
шение.
Введение. Ранее [1] рассмотрены основные положения вероятностной
модели хрупкого разрушения для прогнозирования трещиностойкости
К 1с( Т ), а также дана физическая интерпретация влияния облучения на
механизмы, контролирующие это разрушение. В настоящем сообщении
представлена модель для прогнозирования трещиностойкости К 1с(Т) кор
пусных сталей при различной степени их охрупчивания под влиянием
нейтронного облучения. Расчеты проведены применительно к стали
15Х2МФА. Моделирование облученного состояния выполнено с учетом
анализа, проведенного в разделе 3 сообщения 1 [1]. При этом полагали, что
два параметра (о у и ~ ̂ ) изменяются, а остальные (5 с , тт , А0 , п и п)
приняты такие же, как и для необлученной стали. Температурно-зависимый
параметр (о у (Т) — о уС ) вычисляли по уравнению (8) из работы [1]. Пара
метры Ао и п в уравнении (6 ) [1] считали независимыми от температуры Т
в диапазоне 40...350оС. Численные значения параметров даны в разделе 2.5
работы [1]. Размер элементарной ячейки р ис полагали равным 0,05 мм [2].
1. М оделирование влияния величины флюенса на трещ иностой
кость при хрупком разрушении. На рис. 1 представлены расчетные темпе
ратурные зависимости трещиностойкости при хрупком разрушении стали
при различном нейтронном флюенсе. Увеличение нейтронного флюенса
моделировалось посредством снижения параметра ~ ̂ . Значение предела
текучести для стали, облученной различными дозами, вычислялось по урав
нению
© Б. З. МАРГОЛИН, В. А. ШВЕЦОВА, А. Г. ГУЛЕНКО, 2001
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, N 3 5
Б. 3. Марголин, В. А. Швецова, А. Г. Гуленко
о у (Т ) = о упгг ( Т ) + 200 МПа,
где о'Цг1ГГ - предел текучести для необлученной стали. Как отмечалось
ранее [1], приращение предела текучести, равное 200 МПа, является типич
ным для реакторных корпусных сталей. Кривая 1 отвечает кривой К 1с(Т)
для необлученной стали (~ ̂ = 9700 МПа) при температурах хрупкого раз
рушения. Расчетная кривая К 1с (Т) для необлученной стали также постро
ена при температурах вязкого разрушения, т.е. кривая К 1с(Т) включает
верхний шельф. В работе [3] показано, что для облученной стали крити
ческая деформация £^ вязкого разрушения и уровень верхнего шельфа, как
правило, снижаются. Здесь с целью упрощения иллюстрации представлен
верхний шельф для необлученной стали. На рис. 1 расчетные кривые К 1с(Т)
построены для пяти значений параметра о л , т.е. для пяти уровней облу
чения.
К 1с, МПа л/м
Рис. 1. Зависимости К1с (Т), рассчитанные для стали 15Х2МФА в необлученном (1) и
облученном (2-6) состоянии при различных значениях и о у , а также вероятности
хрупкого разрушения Р ̂ = 0,5 и толщине образца В = 50 мм: 1 - о й = 9700 МПа, о у = о 1Цг1ГГ;
2 - о й = 7000 МПа, оу = о%г; 3 - о й = 6000 МПа, оу = о^ ; 4 - о й = 5500 МПа, оу = о^ ; 5 -
о й = 5000 МПа, оу = о уг; 6 - о й = 4500 МПа, оу = о уг. (Здесь и на рис. 2-4: + -
хрупковязкий переход; -★— детерминистическая кривая при вязком разрушении.)
На основании полученных результатов можно сделать некоторые вы
воды. Как видно из рис. 1, при небольших дозах облучения характер кривых
2 и 3 подобен кривой 1. При увеличении флюенса, т.е. при снижении
параметра ~ ̂ , характер кривой К 1с (Т) изменяется. С увеличением дозы
облучения скорость роста значений трещиностойкости с повышением тем
пературы снижается.
В настоящее время при построении кривых К 1с(Т) для облученных
сталей принят метод, основанный на концепции горизонтального сдвига [4].
6 ШБИ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 3
Прогнозирование трещиностоикости при хрупком разрушении
Из наших расчетов следует, что концепция горизонтального сдвига может
быть использована с некоторыми ограничениями. Во-первых, она может
быть применима, если сдвиг температуры хрупковязкого перехода AT(T) не
превышает приблизительно 130оС. Если же AT(T) > 130°С, то при прогнози
ровании кривой K Ic (T) для облученной стали можно использовать кон
цепцию горизонтального сдвига при K i c > (80...100) М Пал/м Аналогичная
оценка дана в [4].
Интересно отметить, что для необлученной стали условие хрупковяз-
ту ту ductileкого перехода выполняется при значении K i, меньшем K ic , и имеет
место некоторый скачок значений K ic . В то время как для облученной стали
ductileхрупковязкий переход наступает при K i = K ic , и скачок значений K ic не
наблюдается. Подробно условие хрупковязкого перехода рассмотрено в [5].
Заметим, что полученные закономерности изменения характера кривой
K ic(T) при различных дозах облучения стали аналогичны закономерностям,
экспериментально установленным для температурных зависимостей удар
ной вязкости [6- 8 ] и трещиностойкости [9] облученных сталей.
2. М оделирование влияния примесей P и Cu на трещ иностойкость
при хрупком разрушении. Как показано во многих работах [7, 8 , 10, 11],
радиационное охрупчивание корпусных сталей существенно зависит от со
держания примесей P и Cu.
В соответствии с анализом, выполненным в разделе 3.2 сообщения 1
[1], влияние фосфора на радиационное охрупчивание можно смоделировать
снижением параметра ~ d , что вызвано образованием сегрегаций P на по
верхностях раздела соединений карбид-матрица вследствие облучения. В [7,
8 , 10] установлено, что увеличение предела текучести для облученной стали
пропорционально содержанию меди. Поэтому смоделировать влияние Cu
можно, увеличивая предел текучести о у .Н а рис. 2 представлены расчетные
кривые K ic (T), полученные при различных значениях ~ d и о у . Кривая 1
соответствует кривой K ic (T) для необлученной стали. Кривая 2, рассчи
танная при ~ d = 9700 МПа и о 1у г (T) = o y nirr(T) + 200 МПа, может быть
интерпретирована как кривая для облученной стали с некоторым содержа
нием меди и без фосфора либо с таким содержанием P, которое не влияет на
о d . Кривая 3, построенная при о d = 6000 МПа и о ^ 11" ( T ), рассматри
вается как кривая для облученной стали с небольшим содержанием только
фосфора. Кривая 4, рассчитанная при о d = 6000 МПа и o f ( T ), может быть
отнесена к облученной стали, содержащей некоторое количество P и Cu.
Видно, что для рассматриваемых кривых наблюдается различный сдвиг
температуры хрупковязкого перехода AT(T) относительно кривой 1: для
кривой 2 - AT(T) = 15°С; для кривой 3 - AT(T) = 90С; для кривой 4 -
AT(T) = 130оС.
На основании данных, представленных на рис. 2, можно сделать сле
дующие выводы. Во-первых, сдвиг температуры, прогнозируемый для облу
ченных сталей, очень мал, если принимать во внимание только рост о у . Как
известно, сдвиг температуры, наблюдаемый экспериментально, больше. По
этому объяснить радиационное охрупчивание только вследствие роста пре
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 3 7
Б. 3. Марголин, В. А. Ш вецова, А. Г. Гуленко
дела текучести, по-видимому, весьма затруднительно. Во-вторых, индиви
дуальные вклады примесей меди (кривая 2) и фосфора (кривая 3) дают
меньший сдвиг, чем совместный вклад этих элементов (кривая 4). Другими
словами, сравнение кривых 2, 3 и 4 показывает, что вклад примесей ука
занных элементов в радиационное охрупчивание не аддитивен. Эти на
блюдения известны и подтверждены в [11]. Так, неаддитивность вкладов Р и
Си в радиационное охрупчивание отражена в регрессионных зависимостях,
которые связывают коэффициент радиационного охрупчивания Л р с содер
жанием Р и Си. Здесь Л р - коэффициент, используемый в уравнении
А Т (Т) = Л р р т , где р - нейтронный флюенс; константа т = 1/3. В ранних
работах коэффициент Л р рассчитывался по уравнению
Л Г = к о + ^ 1(%Р) + к 2 (%Си),
где %Р и %Си - процент содержания Р и Си; к 0 , к1 и к 2 - константы. Это
уравнение описывает аддитивный вклад Р и Си. В настоящее время зави
симость Л р (Си, Р) принимается в виде
Л Г = к 0 + к1(%Р) + к 2 (%Си) + к 3 (%Р • %Си),
что отражает неаддитивность вкладов Р и Си.
К 1с, МПал/м
Р и с . 2. Зависимости К Іс (Т), рассчитанные для стали 15Х2МФА при различных значениях Оу,
д d, Рг = 0,5 и В = 50 мм: 1 - o d = 9700 МПа, оу = Оупігг; 2 - o d = 9700 МПа, оу = 0 і" ; 3 -
о а = 6000 МПа, оу = оупігг; 4 - дd = 6000 МПа, оу = о1" .
Важно также подчеркнуть, что, как видно из кривых, представленных
на рис. 1 и 2 , увеличение содержания фосфора влечет за собой рост сдвига
температуры хрупковязкого перехода. Таким образом, предложенная мо
дель позволяет описать влияние содержания фосфора на трещиностойкость.
8 ІББИ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 3
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении
3. Анализ влияния облучения на полосу разброса значений тре
щиностойкости. Ключевым вопросом для практического использования
является определение полосы разброса значений трещиностойкости. С
целью исследования влияния облучения на разброс значений К 1с были
рассчитаны зависимости К 1с(Т) при вероятности хрупкого разрушения
Р^ = 0,1 и 0,9 для необлученной (~ а = 9700 МПа) и облученной
(~ л = 6000 МПа) стали (рис. 3). Из рис. 3 следует, что разброс значений К 1с
для облученной стали больше, чем для необлученной.
К іс, МПал/м
Рис. 3. Зависимости К Іс (Т), рассчитанные для стали 15Х2МФА в необлученном (1 и 2) и
облученном (3 и 4) состоянии при толщине образца В = 50 мм: 1 - = 9700 МПа,
оу = о п̂ігг, Р/ = 0,9; 2 - д й = 9700 МПа, оу = о^ гг, Р/ = 0,1; 3 - д^ = 6000 МПа, оу = оУ? ,
Р1. = 0,9; 4 - о а = 6000 МПа, оу = о$г, Р1 = 0,1.
Как известно, с увеличением разброса какого-либо параметра повы
шается влияние масштабного фактора на этот параметр. Применительно к
разбросу значений трещиностойкости, как это видно из рис. 3, влияние
толщины образца на трещиностойкость должно усилиться для облученной
стали. Действительно, как следует из представленных расчетных кривых
К іс( Т ) для двух толщин В = 50 и 150 мм, влияние толщины на трещино
стойкость для облученной стали больше, чем для необлученной (рис. 4).
4. Обсуждение результатов. В настоящее время большинство моделей
для прогнозирования трещиностойкости основано на общепринятой форму
лировке критерия хрупкого разрушения в виде о і = 8 с .В наиболее извест
ных моделях [12, 13] температурная зависимость трещиностойкости К іс( Т )
описывается как
К іс ( Т ) = / ( 8 с , о у ( Т ), деформационное упрочнение). ( 1)
ЙЗ'Ж 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 3 9
Б. 3. Марголин, В. А. Ш вецова, А. Г. Гуленко
Соотношение (1) позволяет ответить на вопрос, могут ли такие модели
использоваться для прогнозирования трещиностойкости облученных кор
пусных сталей. Установлено, что критическое напряжение хрупкого раз
рушения 5 с не зависит от температуры [12, 14], и параметры деформа
ционного упрочнения для корпусных сталей слабочувствительны к темпе
ратуре в области Т < 300оС. Следовательно, согласно уравнению (1) зави
симость К 1с (Т) определяется величиной о у (Т). Как известно, скорость
изменения о у с повышением температуры уменьшается. Например, из
уравнения (8), приведенного в сообщении [13] для корпусных сталей, полу
чим следующие соотношения:
Тогда из уравнения (1) следует, что для стали с большим значением
температуры вязкохрупкого перехода рост зависимости К 1с с температурой
незначителен. Изменение К 1с с температурой может быть оценено на
основе уравнения [15]
где с - константа материала. С учетом приведенных выше соотношений для
предела текучести из уравнения (2 ) получим
Отношение значений К 1с, которое дает уравнение (3), достаточно хо
рошо соответствует экспериментальным данным для необлученных корпус
ных сталей [2, 9]. Оценка по уравнению (4) противоречит эксперимен
тальным данным для облученных корпусных сталей. Действительно, для
этих сталей кривая К 1с(Т), полученная экспериментально [15], смещается в
область повышенных температур. Например, для облученной А533 стали
значение К 1с изменяется от 45 до 200 МПал/)м при повышении темпе
ратуры от 0оС до 120оС [16]. Если принять К 1с = 45МПал/м при Т = 0оС, то
согласно уравнению (4) получим К 1с = 63 МПал/)м при Т = 200оС. Эти
простые оценки показывают, что модели, базирующиеся на уравнениях типа
(1), не могут использоваться для прогнозирования трещиностойкости облу
ченных корпусных сталей. Результаты расчетов, представленные на рис. 1, 2
и 4, свидетельствуют, что рассмотренная ранее [1] модель, основанная на
новой формулировке критерия хрупкого разрушения, позволяет адекватно
прогнозировать К 1с для облученной корпусной стали.
о у (-200° С )/ о у (0° С) = 2
и
о у (0° С )/ о у (200° С) = 1,2.
(2 )
К 1с (0° С) / К 1с (-200° С) » 4; (3)
К 1с(200°С) / К 1с(0°С) * 1,4. (4)
10 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 3
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении ...
К Іс, МПал/м
Т , 0С
Рис. 4. Зависимости К 1с (Т), рассчитанные для стали 15Х2МФА в необлученном (1 и 2) и
облученном (3 и 4) состоянии при вероятности хрупкого разрушения = 0,5 и толщине
образца В = 50 и 150 мм: 1 - = 9700 МПа, ау = а 1Цг1ГГ, В = 50 мм; 2 - = 9700 МПа,
ау = аутгг, В = 150 мм; 3 - ай = 6000 МПа, ау = а 1уГ, В = 50 мм; 4 - ай = 6000 МПа,
а у = аГ , В = 150 мм.
Следует также отметить, что при использовании моделей, базирующих
ся на универсально принятой формулировке критерия хрупкого разрушения
в виде о і = 3 с, трудно описать влияние фосфора на трещиностойкость.
Действительно, в разделе 3.2 сообщения [1] показано, что критическое
напряжение хрупкого разрушения 3 с и деформационное упрочнение не
изменяются при облучении и увеличение содержания фосфора не влияет на
предел текучести о у . Следовательно, согласно моделям [12, 13], трещино
стойкость не изменяется с увеличением содержания фосфора, что противо
речит экспериментальным данным.
В ы в о д ы
1. Применительно к облученной корпусной стали 15Х2МФА на основе
вероятностной модели [1] выполнено прогнозирование температурной зави
симости трещиностойкости при хрупком разрушении. Смоделировано влия
ние облучения и содержания примесей Р и Си на трещиностойкость при
хрупком разрушении. Выполненные расчеты показали, что концепция гори
зонтального сдвига имеет силу, если сдвиг температуры хрупковязкого пе
рехода А Т (Т ) < 130оС. Если же А Т (Т ) > 130°С, то характер кривой К Іс(Т)
для облученной стали отличается от такового для необлученной стали, и
поэтому концепция горизонтального сдвига не может использоваться.
2. Вклад меди и фосфора в радиационное охрупчивание не аддитивен.
Полоса разброса значений трещиностойкости при хрупком разрушении для
облученной стали может быть более широкой, чем для необлученной.
Н ЗЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 3 11
Б. 3. Марголин, В. А. Ш вецова, А. Г. Гуленко
Р е з ю м е
За допомогою запропонованої моделі досліджено вплив опромінення на
температурні залежності тріщиностійкості при крихкому руйнуванні сталі
15Х2МФА. Проаналізовано вплив опромінення і вмісту домішок фосфору та
міді на тріщиностійкість при крихкому руйнуванні. Показано, що імовір
нісна модель, котра базується на новому формулюванні критерію крихкого
руйнування, дозволяє адекватно прогнозувати вплив опромінення на тріщи
ностійкість корпусних реакторних сталей. Обговорено використання альтер
нативних моделей прогнозування тріщиностійкості.
1. М арголи н Б. 3., Ш вец ова В. А., Г уленко А. Г . Прогнозирование трещи
ностойкости при хрупком разрушении корпусных реакторных сталей,
подвергнутых нейтронному облучению. Сообщ. 1 // Пробл. прочности.
- 2001. - № 2. - С. 5 - 19.
2. M a rg o lin B. Z., G ulenko A. G., a n d S h vetso va V. A . Improved probabilistic
model for fracture toughness prediction based for nuclear pressure vessel
steels // J. Pres. Ves. & Piping. - 1998. - 75. - P. 843 - 855.
3. A S M E Boiler and Pressure Vessel Code. Section IX. - New York: ASME,
1968.
4. B ush S. H . Structutal materials for nuclear power plants // J. Test. Eval. -
1974. - 2. - P. 435 - 462.
5. M a rg o lin B. Z., S h vetso va V. A ., a n d G ulenko A. G. Radiation embrittlement
modelling for reactor pressure vessel steels: I. Brittle fracture toughness
prediction // J. Pres. Ves. & Piping. - 1999. - 76. - P. 715 - 729.
6 . Isk a n d er S. K ., S o k o lo v M . A., a n d N a n sta d R. K . Effects of annealing time
on the recovery of Charpy V. Notch properties of irradiated high-copper
weld metal // Effect of radiation on materials: 17th Int. Symp. ASTM STP
1270. - ASTM, 1996. - P. 277 - 293.
7. H a w th o rn e J. R . Radiation Embrittlement of Engineering Alloys. - New
York: Academic Press, 1983.
8 . G urovich B. A ., K u lesh o va E. A., N ik o la e v Yu. A., a n d S h trom bach Ya. I.
Assessment of relative contributions from different mechanisms in radiation
embrittlement of reactor pressure vessel steels // J. Nucl. Mater. - 1997. -
246. - P. 91 - 120.
9. К а р зо в Г. П ., Т им оф еев Б. Т., Л ео н о в В. П . Сварные сосуды давления:
прочность и долговечность. - Л.: Машиностроение, 1982.
10. А лексеен ко Н. Н., А м а ев А. Д ., Г оры ни н И. В., Н и колаев В. А . Радиа
ционное повреждение стали корпусов водо-водяных реакторов. - М.:
Энергоатомиздат, 1981.
11. A m a ev A. D ., K ryu k o v A. M ., L e v it V. I., a n d S o k o lo v M . A . Radiation
stability of WWER-440 vessel materials // Radiation embrittlement of
nuclear reactor pressure vessel steels: an international review (4th volume),
ASTM STP 1170. - ASTM, 1993. - P. 9 - 29.
12 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 3
Прогнозирование трещиностойкости при хрупком разрушении
12. R itch ie R. O., K n o tt J. F , a n d R ice J. R . On the relation between critical
tensile stress and fracture toughness in mild steel // J. Mech. Phys. Solids. -
1973. - 21. - P. 395 - 410.
13. B erem in F. M . A local criterion for cleavage fracture of a nuclear pressure
vessel steel // Met. Trans. - 1983. - 14A. - P. 2277 - 2287.
14. M a rg o lin B. Z., S h vetsova V. A., a n d K a r zo v G. P . Brittle fracture of nuclear
pressure vessel steels. Pt. I. Local criterion for cleavage fracture // J. Pres.
Ves. & Piping. - 1997. - 72. - P. 73 - 87.
15. H ahn G. T., H o u la n d R. G., a n d R o sen fie ld A. R. The variation of K ic with
temperature and loading rate // Met. Trans. - 1971. - 2. - P. 537 - 541.
nocTynana 12. 10 2000
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 3 13
|