含周向内表面裂纹核电管道CEGB-R6选择2失效评定曲线研究

刘长军，刘俊杰，张 静，谈建平，王东辉

(1.华东理工大学 机械与动力工程学院 承压系统与安全教育部重点实验室 ，上海 200237；2.国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233)

0 引言

管道是核电站的重要组件，在制造及运行时不可避免会出现裂纹类缺陷。为保证核电站的稳定运行，需要对管道裂纹进行安全评价，CEGB-R6[1]失效评定图技术是常用的技术之一。然而，先前研究发现[2],采用有限元方法计算得到的含周向内表面裂纹核电管道的失效评定曲线在弹塑性过渡区位于CEGB-R6选择2失效评定曲线(以下简称选择2曲线)下方。其主要原因是选择2曲线是在R6选择3失效评定曲线(以下简称选择3曲线)引入EPRI-J积分估算方法的基础上，并忽略裂纹尺寸因素推导得到的[3-6]。而EPRI-J积分法在某些情况下并不能很好地估算J积分值，如管道受纯弯曲作用时，该方法将导致J积分值的不保守估计，在弹塑性过渡区基于有限元J积分与EPRI-J积分的相对误差可高达-40%[7]。根本原因是EPRI-J积分估算方法假设了H1(n)/H1(n=1)近似等于1，而对于含周向内表面裂纹核电管道，研究发现H1(n)/H1(n=1)随n和裂纹尺寸的变化会逐渐偏离1，使得选择2曲线出现过保守及不保守情况。为解决这一问题，针对含周向内表面裂纹核电管道，提出了改进的EPRI-J积分估算方法[2]:

(1)

式中J——J积分，N/mm;

Je——弹性J积分，N/mm;

α，n——Ramberg-Osgood材料常数，无量纲;

σy——材料屈服应力，MPa;

εy——材料屈服应力对应的应变，无量纲;

H1——J积分全塑性解，无量纲;

σm——纯内压下的远场应力，MPa;

σb——纯弯曲下的远场应力，MPa。

其中，Φ函数是作为J积分在弹塑性过渡区的修正函数，可通过拟合获得。……