压水堆核电站主管道窄间隙自动焊焊缝高温低周疲劳性能研究.docx

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压水堆核电站主管道窄间隙自动焊焊缝高温低周疲劳性能研究

压水堆核电站主管道窄间隙自动焊焊缝高温低周疲劳性能研究

压水堆核电站主管道窄间隙自动焊

焊缝高温低周疲劳性能研究

朱德才,王东

（中广核工程有限公司，广东深圳518124）

Hightemperaturelowcyclefatiguepropertiesof

maincoolantpipelinesautomaticweldinPWR

ZhuDecai,WangDong

（ChinaNuclearPowerEngineeringCompany,ShenzhenofGuangdongProv.518124,China）

图1手工焊和自动焊对比

Fig.1Thecompareofmanuallyandautomaticallywelding

表1试验用主管道自动焊焊缝金属化学成分（wt%）

表2试验用主管道自动焊焊缝力学性能

表3自动焊焊缝金属在350℃高温下的低周疲劳试验结果

图6自动焊焊缝金属350℃高温下各试样循环稳定阶段的迟滞回线

Fig.6The350℃fatiguehysteresisloopoftheweldingmetalofstaticphase

将每一级应变循环下对应的循环稳定

阶段的迟滞回线放在同一张图中即得到对应材料350℃高温下的多级循环滞回曲线，如图7所示。

图7自动焊焊缝金属350℃高温下

多级循环迟滞回线

Fig.7Themulti-circleof350℃fatiguehysteresis

loopoftheweldingmetal

图8自动焊焊缝金属350℃高温下各试样应力幅度与循环次数曲线

Fig.8The350℃curvilinearrelationbetweenstressamplitudeandnumbersofcycle

图92#试验断口形貌

Fig.9Thefracturemicro-appearanceoftheNo.2testsample

图109#试验断口形貌

Fig.10Thefracturemicro-appearanceoftheNo.9testsample

Fig.11The350℃lowcyclefatiguelifecurveofthe

automaticweldingmetal

从图11可以看到，主管道窄间隙GTAW

焊缝的低周疲劳寿命与应变幅有非常密切的关系，应变幅越高，疲劳寿命越短。

随着应变幅的降低，疲劳寿命有趋近于无穷的趋势，即当应变幅降低到一定程度，焊缝金属将不会发生疲劳破坏。

3结论

本文通过对主管道焊缝金属服役温度区间的低周疲劳寿命进行试验测试，获得了其低周疲劳寿命曲线。

并通过扫描电镜分析其断口形貌，得到焊缝的疲劳断裂规律，为主管道窄间隙焊接接头整体寿命评估和主管道的结构安全分析提供了重要的基础数据。

试验的相关结论如下：

对主管道窄间隙自动GTAW焊接头的焊缝金属采用轴向应变控制的方法进行高温低周疲劳寿命试验，获得了焊缝金属的高温低周疲劳寿命曲线。

通过分析疲劳寿命曲线，可根据工作时的应力状况，评估焊缝金属能经历的载荷循环次数即疲劳寿命。

焊缝金属的高温低周疲劳寿命与应变幅有密切的关系，随着应变幅的降低，疲劳寿命增长，并且应变幅降低到一定程度，焊缝金属疲劳寿命有趋于无穷的趋势

疲劳试样断口分析表明，高温条件下，无论应变幅大小，疲劳裂纹均多源萌生于试样表面，没有发现位于试样内部的疲劳源。

无论低应变还是高应变，主管道窄间隙自动焊焊缝金属低循环疲劳裂纹扩展均为条纹