基于載荷圖技術的國產反應堆壓力容器材料斷裂行為表征

王榮山，彭 嘯，黃 平，劉向兵，余偉煒

(蘇州熱工研究院有限公司，江蘇蘇州 215004)

0 引言

夏比V型沖擊試驗在反應堆壓力容器(RPV)的壽命評估中起著至關重要的作用。美國ASME規范基于大量試驗數據將斷裂韌性與夏比沖擊測得的韌脆轉變溫度(DBTT)關聯起來，建立參考斷裂韌性—溫度曲線，從而可通過夏比沖擊試驗間接確定RPV材料的斷裂韌性，用于評價RPV材料的輻照脆化。實際中，參考斷裂韌性曲線被認為過于保守的同時，又有試驗數據落在曲線的下包絡線之外［1］。此外，由于缺乏相應的物理基礎，各國依據經驗性選擇使用不同參考溫度，如 T41J，T56J，T68J，T0.9mm等，沒有達成統一的規定。再者，在某些情況下，這種方法在輻照脆化性能評估中并不適用。比如ODETTE等［2］發現，作為聚變堆候選材料之一的鐵素體/馬氏體鋼采用參考溫度方法評價的準確性值得懷疑。文獻［3］也有類似情況報道。

為避免傳統方法的保守性，更直接地獲得準確的斷裂韌性，基于主曲線方法的小試樣斷裂韌性測試技術在近十幾年得到了快速發展。主曲線方法基于WST物理模型和三參數Weibull概率分布模型，通過在下平臺區和韌脆轉變區直接開展斷裂韌性測試，以獲得1T標準試樣中值斷裂韌性曲線上100 MPa·m1/2所對應的參考溫度 T0。1997年，主曲線方法形成了標準ASTM E1921。

與之同時，基于示波沖擊的載荷圖技術(Load diagram approach)也被開發出來，用來對傳統方法進行有效補充。比利時將載荷圖技術作為四種“先進輻照監督技術”之一，并開始在比利時所有核電站應用［4］。……