Раздел 2
РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ КОРПУСНЫХ СТАЛЕЙ
Состояние металла КР в процессе эксплуатации, в том числе его вязкость разрушения, оценивается на основании результатов испытаний ОС. Поэтому представляется целесообразным, прежде всего, осветить основные положения штатной Программы ОС для реактора типа ВВЭР-1000.
2.1. Программа образцов-свидетелей для реактора типа ВВЭР-1000
Для контроля радиационно-стимулированных изменений в механических свойствах корпусных материалов, находящихся напротив активной зоны корпусов реакторов типа ВВЭР-1000, предусмотрены испытания образцов-свидетелей. Корпус реактора в области активной зоны включает основной металл (ОМ) цилиндрических обечаек, а также металл сварных швов (СШ) и зоны термического влияния (ЗТВ).
2.1.1. Материалы для изготовления образцов-свидетелей. Образцы-свидетели изготавливаются из материалов зон КР, наиболее чувствительных к нейтронному облучению, и, следовательно, определяющих радиационный ресурс корпуса. Информация по ОС представлена в технической документации для соответствующих корпусов сварных ?26, 27? .
Образцы ОМ изготавливаются из пробного кольца одной из цилиндрических обечаек КР (сталь марки 15Х2НМФА-А ТУ 108-765-78), для металла которой сумма 10P + Cu наибольшая (P - концентрация фосфора в % вес; Cu - концентрация меди в % вес). Пробное кольцо проходит тот же цикл термической обработки, что и обечайка в процессе изготовления корпуса сварного.
Образцы металла СШ и ЗТВ вырезаются из сварной пробы, изготовленной путем штатной сварки двух колец, отрезанных от обечайки, с той же разделкой под сварку. Сварка выполняется при тех же режимах и методах и с применением сварочных материалов той же партии, что и для сварных швов № 3 и № 4 корпуса реактора.
2.1.2. Образцы для испытаний. Контроль изменения механических свойств корпусных материалов предусмотрен на образцах следующих типов:
* Пропорциональные десятикратные цилиндрические образцы с диаметром рабочей части 3 мм для испытаний на статическое растяжение (рис. 2.1);
* Образцы Шарпи (тип 11 по ГОСТ 9454-78) для испытаний на ударный изгиб (рис. 2.2);
* Образцы на развитие трещины типа COD (рис. 2.3);
* Образцы на малоцикловую усталость (в диссертационной работе данный тип испытаний не рассматривается в силу пренебрежительно малого эффекта циклического повреждения).
Рис. 2.1 Образец для испытаний на растяжение
Рис. 2.2 Образец типа Шарпи для испытаний на ударный изгиб
Рис. 2.3 Образец типа COD для испытаний на трещиностойкость
2.1.3. Места вырезки и ориентация образцов. Образцы основного металла изготавливаются из заготовок, вырезанных на расстоянии не менее 1/4 толщины обечайки от ее наружной и внутренней поверхности обечайки в шести слоях. Образцы основного металла должны быть ориентированы так, чтобы продольная ось образца была параллельна поверхности и нормальна к оси обечайки.
Образцы металла СШ и ЗТВ изготовляются из заготовок, вырезаемых на расстоянии не менее 1/4 толщины обечайки от ее наружной поверхности. Заготовки для образцов на растяжение и малоцикловую усталость вырезаются таким образом, чтобы продольная ось образцов располагалась вдоль оси сварного шва. Заготовки образцов типа Шарпи и COD вырезаются таким образом, чтобы продольная ось образца располагалась поперек сварного шва, а поперечная ось образца совпадала с осью симметрии поперечного сечения сварного шва.
Для образцов на трещиностойкость ОМ ориентация плоскости трещины и направление ее развития обозначается как (C - R). Согласно стандарту ГОСТ 25.506-85 [28] это означает, что плоскость начальной трещины ориентирована перпендикулярно к образующей к поверхности цилиндрической обечайки и развитие трещины происходит вдоль радиуса обечайки. Для образцов металла СШ и ЗТВ плоскость трещины расположена перпендикулярно к продольной оси обечайки и направление роста трещины параллельно радиусу обечайки, что соответствует обозначению (L - R).
2.1.4. Количество образцов. Предусмотрено испытание 18 необлученных образцов типа Шарпи, чтобы получить полную температурную зависимость ударной вязкости для основного металла и металла СШ и ЗТВ. Для определения прочностных и пластических характеристик испытывают по 6 необлученных образцов при комнатной температуре и расчетной температуре 350?C. Для установления параметров трещиностойкости предусмотрено по 15 необлученных образцов типа COD на развитие трещины.
Термически состаренные образцы. Температурный комплект для каждого вида материала состоит из 12 образцов Шарпи, 6 образцов на растяжение и 6 образцов типа COD.
Облученные образцы. Требуемое количество образцов для каждого вида материала и облученного состояния должно быть следующим:
МеталлШарпиРастяжениеCODОсновной металл1266Сварной шов1266Металл ЗТВ12-6
2.1.5. Размещение образцов в реакторе. Комплект ОС предусматривает 6 сроков извлечения образцов для освидетельствования металла КР. Для каждого срока освидетельствования в реактор помещается по одному комплекту облучаемых и по одному комплекту температурных образцов. Это позволяет определить вклад термического старения в общую картину деградации механических свойств корпусных сталей в процессе эксплуатации.
Все образцы, загружаемые в реактор, помещены в герметичные стальные контейнеры. Для лучшего отвода тепла от образцов между корпусом контейнера и образцами помещены заполнители из алюминиевого сплава.
Температурные комплекты (1М, 2М, 3М, 4М, 5М, 6М) размещены в верхней части пространства внутри корпуса вдали от активной зоны и испытывают только влияние температуры.
Комплекты с облучаемыми образцами (1Л, 2Л, 3Л, 4Л, 5Л, 6Л) размещены у внутренней стенки шахты непосредственно над активной зоной (см. рис. 2.4). Каждый комплект состоит из 5-ти контейнерных сборок, симметрично размещенных относительно активной зоны (см. рис. 2.5). Образцы в сборках 1Л, 2Л и 3Л разделены на верхний и нижни