世界主要核電標準（法、美、俄）在拉伸試驗方法應用上的差異

□ 劉洪基 □ 韓國利 □ 劉運來

1.環境保護部華北核與輻射安全監督站 北京 100029

2.機械科學研究總院 北京 100044

世界主要核電標準（法、美、俄）在拉伸試驗方法應用上的差異

□ 劉洪基1□ 韓國利1□ 劉運來2

1.環境保護部華北核與輻射安全監督站 北京 100029

2.機械科學研究總院 北京 100044

核電站中設備材料性能的可靠性，是核安全最基礎的保障，拉伸試驗是測定材料力學性能最常見的試驗方法。針對在國內核電設備制造中廣泛應用的世界主要核電標準（法、美、俄），對其在拉伸試驗方法應用上的差異進行了對比，以便應用者有更清晰的辨識。

核電 室溫拉伸試驗 標準 差異

《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》指出，要在確保安全的基礎上高效發展核電。截止到2014年6月，我國大陸運行的核電機組有20臺，在建機組28臺。在建機組除大量的二代改進型核電站外，還有引進美國技術的三門、海陽AP1000三代核電站，引進俄羅斯的田灣WWER壓水堆核電站，上述核電站設備的制造分屬法國RCC-M、美國ASTM/ASME和俄羅斯GOST標準系列，這也是世界上應用最為廣泛的3個核電標準體系，這3個標準體系在核電設備材料拉伸試驗方法的具體應用上有所差異。為了方便實際應用，防止在實際應用中誤用混淆，本文以圓形標準試樣為例，將上述標準以及我國的GB進行了比較分析，以便應用者對其不同之處有清晰的認識。

1 在試驗設備精度要求上的差異

引伸計和拉伸試驗機是拉伸試驗過程中使用的主要設備，其精度對試驗結果有直接的影響。引伸計用于測定拉伸過程中試樣的位移或延伸，而拉伸試驗機的作用則是對試樣施加規定的作用力并進行精確測定。這兩種設備，必須在使用前經檢定（校正）合格，且在有效期內。

對引伸計和拉伸試驗機的檢定（校正）要求，法、美、俄標準均有所不同，在實際使用中，使用者要對照不同的標準選用不同的設備，才能滿足不同的技術要求。例如，法國RCC-M標準要求在測定屈服強度時應選用精度至少為1級的引伸計（±1%精度），而美國ASME標準要求引伸計至少為B2級（±0.5%精度），我國標準則規定引伸計精度不低于1級，具體差異見表1。

2 在試樣尺寸規定上的差異

不同的標準規范或設備采購技術規格書中，雖然都允許根據實際情況并在滿足一定限定條件的前提下，采用不同形式的試樣進行試驗，但圓形標準試樣是核電設備拉伸試驗中最常用的。

以圓形試樣為例，法、美、俄、中四國標準中對試樣的要求不盡相同，其中尤以美國標準圓形試樣的差異最大，其直徑為12.5 mm，遠大于其它標準中10 mm的圓形試樣直徑，且為非比例試樣，具體差異見表2。

3 在試驗溫度范圍要求上的差異

理論研究證實，絕大部分的金屬材料，隨著溫度的上升，其強度會降低，韌性會升高。對一些特殊的金屬材料，在某些溫度范圍內，其性能參數會變得更為敏感，微小的溫度差異可能就會導致較大的性能變化。

對常溫拉伸試驗，法、俄核電標準一般要求為10～35℃，而美國則更為寬一些，為10～38℃，具體差異見表3。

表1 試驗設備差異

表2 試樣尺寸差異

表3 溫度范圍差異

表4 試驗速度差異

4 在試驗速度要求上的差異

試驗速度是拉伸試驗操作中一個非常重要的參數，在法、美、俄標準中，對拉伸試驗速度的要求也略有差異，具體規定見表4。

上述規定是法規、標準中的具體要求，但國內很多核電設備制造廠家，由于受試驗設備條件限制，在實際的試驗過程中沒有采用應變速率的控制方法，而較為普遍地采用了控制拉伸試驗機夾頭分離速度的方法。

為更清楚理解法、美、俄標準對試驗速度的不同規定，體會不同標準對試驗速度要求的差別，本文假定試驗時使用的是60 mm平行段長度的標準圓形試樣，核算出夾頭的分離速度，具體見表5。

表5 夾頭分離速度比較/（mm·min-1）

從表5可以直觀看出，美國標準與其它標準有較為明顯的差別，RCC-M與GOST兩者的要求相同；而GB/T228.1-2010標準規定最為具體，不僅提供了應變速率和應力速率兩種試驗速率控制方法，并推薦使用應變速率控制方法，在應變速率控制方法中，針對不同應力的測量，又提供了可選用的2～3個應變速率范圍，并給出了推薦值。

5 在試驗結果處理上的差異

在延伸率（伸長率）結果的處理上，法、俄、中標準處理方法基本一致，而美國則略有不同。

法、俄、中標準均規定，當斷裂處與最近的標距標記之間的距離不小于原始標距的三分之一時，試驗方為有效。但如果伸長率結果滿足規定值，則不管斷裂位置處于何處，均為有效。否則，可采用移位法測定斷后伸長率。

美國標準則規定，當斷裂處發生在減縮截面段內的定位點，或劃線標記的地方，或在標距中間一半以外的地方，則試驗結果不能真實反映材料性能。但如果伸長率的結果滿足規定值，可判定伸長率合格，不需再做試驗。否則，該試驗作廢，需重新進行試驗。

6 結論

本文將在國內核電設備制造中廣泛應用的法、美、俄核電標準進行了分析，對其在拉伸試驗方法的具體應用中，在設備、試樣、溫度、速度和處理結果方面的要求進行了逐一的比對，列出了其中細微的差異，可以為操作者或其他人員準確理解和運用標準起到一定的參考作用。

［1］RCC-M-2000，MC1000 Mechanical，Physical，Physicalchemical and Chemical Tests［S］.

［2］ASTM A370-2003，Standard Test Methods and Definition for Mechanical Testing of Steel Products［S］.

［3］ASTM E8-2004，Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials［S］.

［4］GOST 1497-1984，Methods for Tension Testing of Metallic Materials［S］.

［5］GB/T 228.1-2010，金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法［S］.

［6］聶月生.對金屬材料室溫拉伸試驗影響因素的分析與探討［J］.檢測與分析，2008，93（9）：83.

（編輯 禾 禾）

T-651；T-652

B

1000-4998（2015）02-0059-03

2014年8月