Page 123 - 机械工程材料2024年第十一期

李国强，等：基于多温度SDFF模型的反应堆压力容器钢韧脆转变区韧性评价

表2 1T CT试样不同温度断裂韧性试验结果 ［29］ 变。由表1和表2中的试样断裂形式可知，0.5T CT
Table 2 Fracture toughness test results of 1T CT 试样和 1T CT试样的韧脆转变温度区间分别为
specimen at different temperatures −90~0 ℃和−60~20 ℃。由图2可知，所有断裂韧

试样 K JC / K' JC(t) / 度数据均落在失效概率5%包络线至95%包络线内，
T/K 断裂形式
1/2
1/2
编号 （MPa · m ） （MPa · m ）
可见多温度SDFF模型在−90 ℃至常温范围内对不
1 # 293.15 589.267 589.267 韧性断裂
同尺寸试样均具有良好的适用性，能够较好地描述
2 # 293.15 591.64 591.64 韧性断裂
国产RPV钢在韧脆转变区内的断裂韧性。
3 # 283.15 541.44 541.44 韧性扩展后脆性断裂
2.2 断裂韧度下边界曲线评估
#
4 273.15 402.85 402.85 塑性变形后脆性断裂
在工程应用中，对韧脆转变区的断裂韧性进行
#
5 233.15 164.45 164.45 塑性变形后脆性断裂
评估时，由于其具有温度相关性和数据分散性，除了
#
6 223.15 134.72 134.72 塑性变形后脆性断裂
利用断裂失效概率进行评估外，还会采用材料在韧
#
7 213.15 95.73 95.73 脆性断裂
脆转变区内的断裂韧度下边界值进行评估。断裂韧
#
8 213.15 98.50 98.50 脆性断裂
度下边界曲线提供了极端条件下材料可能发生脆性
9 # 213.15 117.47 117.47 脆性断裂
断裂风险的量化指标，同样能够为核电站的安全评
10 # 213.15 126.56 126.56 脆性断裂
估和设计优化提供参考。由图3可知： 以0.5T CT试
11 # 213.15 139.41 139.41 脆性断裂
样多温度SDFF模型的5%断裂失效概率曲线为断
#
12 213.15 104.67 104.67 脆性断裂
裂韧度下边界曲线能够涵盖1T CT试样和0.5T CT
#
13 213.15 128.43 128.43 脆性断裂
试样的所有断裂韧度试验数据，且裕量较小，而以
#
14 213.15 134.40 134.40 脆性断裂
1%断裂失效概率曲线为断裂韧度下边界曲线具有
#
15 213.15 98.00 98.00 脆性断裂
较大裕量。因此，可以选择0.5T CT试样的5%断裂
16 # 183.15 47.76 47.76 脆性断裂
失效概率曲线作为断裂韧度下边界曲线。
600 - 试验结果 800 试验结果
-
P f =5%，计算结果 600 P f =5%，计算结果
P f =50%，计算结果
P f =50%，计算结果
断裂韧度/(MPa·m 1/2 ) 400 P f =95%，计算 断裂韧度/(MPa·m 1/2 ) 400 P f =95%，计算
结果
结果
200
200
0 0
-120 -90 -60 -30 0 30 -120 -90 -60 -30 0 30
试验温度/℃ 试验温度/℃
(a) 0.5T CT试样 (b) 1T CT试样
图 2 0.5T CT 试样和 1T CT 试样的多温度 SDFF 模型的 5%，50%，95% 断裂失效概率曲线以及断裂韧度试验数据
Fig. 2 5%, 50%, and 95% fracture failure probability curves of multi-temperature SDFF model and fracture
toughness test data of 0.5T CT specimen (a) and 1T CT specimen (b)
800 - 1T CT试样，试验结果 3 结 论
- 0.5T CT试样，试验结果 （1）采用多温度SDFF模型计算得到的国产
断裂韧度/(MPa·m 1/2 ) 400 P f =5%，计算结果 RPV A508-III钢 0.5T CT试样和 1T CT试样的韧

P f =1%，计算结果
600
脆转变温度分别为−81 ℃和−64 ℃， 与试验结果吻
200
下所测断裂韧度数据均落在失效概率5%包络线至
0 合良好，相对误差在6%左右。在温度−90~20 ℃
-120 -90 -60 -30 0 30
试验温度/℃ 95%包络线内，说明该模型在−90 ℃至室温范围内
图 3 0.5T CT 试样 5% 和 1% 断裂失效概率曲线以及不同
对不同尺寸的试样均具有良好的适应性。
试样断裂韧度试验数据
Fig. 3 5% and 1% fracture failure probability curves of 0.5T CT （2） 采用0.5T CT试样试验结果得到的韧脆转
specimen and fracture toughness test data of different specimens 变温度较采用1T CT试样得到的更低，说明试样几
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