T-CNIDA 013-2023 重水堆压力管先漏后破分析方法

ICS27.120.20CCSF69团体标准T/CNIDA013—2023重水堆压力管先漏后破分析方法2023-06-16发布2023-07-16实施中国核工业勘察设计协会发布IT/CNIDA013—2023前言 Ⅲ引言 Ⅳ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 35总论 36分析流程和基本步骤 4附录A(资料性)重水堆压力管力学性能数据的测定和选取方法 12参考文献 20ⅢT/CNIDA013—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国核工业勘察设计协会提出并归口。本文件起草单位:上海核工程研究设计院股份有限公司、华东理工大学、西南交通大学、中核核电运行管理有限公司。徐习凯。ⅣT/CNIDA013—2023坎度(CANDU)重水堆机组压力边界中最核心的部件是zr-2.5Nb合金制成的压力管。氢致延迟开裂(delayedhydridecracking,DHC)是压力管结构完整性的最主要威胁。在足够恶劣的条件下,在缺陷处可能发生氢致延迟裂纹起裂和扩展,甚至贯穿压力管。贯穿的DHC裂纹进一步扩展,在高载荷和较低温度的作用下一旦扩展达到某个临界长度,DHC裂纹可能导致压力管发生失稳断裂。压力管的先漏后破分析是为了保证在检测到重水堆压力管由于贯穿缺陷引起冷却剂泄漏后能够以规定程序安全停堆,是确保含贯穿裂纹的压力管结构完整性的最主要分析手段。本文件规定了重水堆压力管先漏后破的分析方法,适用于计算重水堆锆合金压力管在停堆过程中贯穿裂纹的扩展量、介质的泄漏量、临界裂纹的长度等,进而分析含贯穿裂纹的压力管在停堆过程中能否确保发生先漏后破,实现安全停堆。1T/CNIDA013—2023重水堆压力管先漏后破分析方法1范围本文件规定了重水堆用冷加工zr-2.5Nb合金压力管先漏后破的确定性分析方法,以分析含贯穿裂纹压力管在停堆时是否会发生先漏后破的情况,即当监测到压力管由于裂纹轴向贯穿管壁而发生冷却剂泄漏,在从反应堆机组停堆到进入冷态降压状态的过程中,分析裂纹尺寸是否不超过临界裂纹长度。本文件适用于有关氢致延迟裂纹的老化机制而导致的重水堆锆合金压力管先漏后破分析。本文件不适用于压力管与排管接触导致的劣化机制。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。T/CNIDA012—2023重水堆压力管用锆合金无缝管3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。重水堆压力管pressuretubeforheavywaterreactor一种直管,属于重水堆燃料通道组件的一部分,位于排管内,起到包容核燃料和冷却剂的作用。3.2先漏后破leak-before-break;LBB当在反应堆正常运行中检测到压力管缺陷造成的泄漏,在裂纹扩展到破断临界尺寸之前反应堆机组停堆。3.3等效氢浓度hydrogenequivalentconcentration假如氘原子被氢原子替代,压力管中的氢质量浓度。注:等效氢浓度Heq=氢浓度十氘浓度/2,其中Heq的单位是质量百万分率(ppm),即质量百分数×10—2。3.4主体等效氢浓度bulkhydrogenequivalentconcentration最靠近压力管中缺陷位置处且不受到缺陷影响的等效氢浓度。3.5持续热态sustainedhotcondition冷却剂温度维持在或接近反应堆升、降温循环的最高温度的一种运行工况。注:这种运行工况至少要维持几个小时。例如,持续数月的100%满功率正常运行工况。2T/CNIDA013—20233.6热态零功率zeropowerhot;ZPH一种反应堆运行状态,反应堆冷却剂大约维持在最高入口温度且堆功率为零。3.7热态hotconditions温度大于或接近正常运行入口温度的状态。注:包括热态零功率。3.8正常运行normaloperatingconditions带功率的稳态运行状态。注:与瞬态事件、异常事件相对。3.9临界裂纹长度criticalcracklength;CCL压力管发生爆破时的裂纹长度,与压力管承受的温度、压力相关。在给定内压、温度、中子注量、氯离子浓度和等效氢浓度下,轴向穿透裂纹发生失稳时的最小长度。冷态降压状态cold,depressurizedcondition反应堆安全停堆的最终状态。带压力冷态cold,pressurizedcondition不是一种反应堆的正常运行状态,是用于估算缺陷位置处压力与出口集管间压力差的一种状态。轴向缺陷axialflaw缺陷的主轴沿着压力管轴向的缺陷。氢致延迟开裂delayedhydridecracking;DHC一种稳定裂纹扩展过程,表现为重复循环的一系列步骤,每一步包含了氢向缺陷扩散、氢化物沉淀、氢化物区域的形成和氢化物区域的断裂。氢致延迟开裂扩展速率delayedhydridecrackinggrowthrate;DHCR由氢致延迟开裂机制控制的裂纹扩展速率。失稳断裂的应力强度因子fracturetoughnessatcrackinstabilityKc含轴向穿透裂纹的压力管材料断裂韧性,即穿透裂纹发生失稳时的临界应力强度因子。先漏后破分析中设想的一种情况,包括了裂纹穿透管壁、裂纹处发生泄漏、泄漏监测和反应堆机组停堆。氢溶解的固溶度terminalsolidsolubilityforhydrogendissolution;TSSD氢化物溶解的固溶度。3T/CNIDA013—20234缩略语下列缩略语适用于本文件。AGS:环隙气体系统(annulusgassystem)CB:悬臂梁(cantileverbeam)CCL:临界裂纹长度(criticalcracklength)CCT:曲面紧凑拉伸(curvedcompacttension)DCPD:直流电位法(directcurrentpotentialdrop)DHC:氢致延迟开裂(delayedhydridecracking)DHCR:氢致延迟开裂扩展速率(delayedhydridecrackinggrowthrate)LBB:先漏后破(leak-before-break)ROH:出口集管(reactoroutletheader)TSSD:氢溶解的固溶度(terminalsolidsolubilityforhydrogendissolution)ZPH:热态零功率(zeropowerhot)5总论5.1通则当压力管的主体等效氢浓度达到或超过压力管在A级工况中任一持续热态下的材料氢致延迟开裂门槛值,应进行堆芯的先漏后破评价。持续热态温度下的TSSD可作为主体等效氢浓度的门槛值。分析过程应满足第6章的技术要求。5.2资格与职责5.2.1进行重水堆压力管先漏后破分析的单位应具有中华人民共和国民用核安全设备设计许可证,其中设备类别包含压力容器,核安全级别包含1级。人员应具有相应的设计经验和充分的结构完整性评定能力。5.2.2进行重水堆压力管先漏后破分析的单位,应对所分析结论的正确性负责。5.3重水堆压力管先漏后破分析中的基础工作5.3.1进行重水堆压力管先漏后破分析前,应掌握压力管几何尺寸,初始穿透裂纹的裂纹位置及长度,泄漏监测装置对冷却剂泄漏到AGS系统的响应,缺陷处的材料等效氢浓度,氯离子浓度,泄漏率与裂纹尺寸的关系,压力管服役的等效全功率通量及等效全功率时间,材料的屈服、抗拉强度,材料的断裂韧度。5.3.2对于满足T/CNIDA012—2023的技术要求的Zr-2.5Nb合金压力管,其材料性能可参考第5章给出的各项性能参数,也可按有关标准的规定或参考附录A进行测试并获得性能数据。宜充分考虑材料性能数据的分散性并按偏于保守的原则确定所需的材料性能数值。4T/CNIDA013—20235.4分析结论与报告5.4.1重水堆压力管先漏后破分析完成后,分析单位应及时出具完整的分析报告并给出明确的分析结论。5.4.2分析报告应包括以下内容:a)被分析对象的设计、制造、安装、使用等基本情况和数据;b)压力管尺寸数据,假想缺陷尺寸、位置的相关数据;c)材料性能数据测试或选用;d)从满功率开始停堆到冷态降压状态的过程中,从压力管入口到ROH的温度、压力随时间的变化曲线;e)分析计算过程;f)结论。6分析流程和基本步骤6.1总体流程重水堆压力管的先漏后破分析由以下步骤组成,见图1:a)获取电站主热传输系统的运行工况(满功率时从压力管进口到ROH的温度及压力分布,带压力冷态时从压力管进口到ROH的温度及压力分布),AGS对压力管泄漏的响应,主热传输系统响应压力管泄漏的运行工况(停堆工况中主热传输系统的温度、压力瞬态,一般获取ROH的温度、压力瞬态),压力管的尺寸(内径、外径、长度),力学性能(屈服强度、抗拉强度、DHCR、断裂韧度Kc),电站运行(辐照)温度、等效全功率通量、等效全功率时间等基本情况及数据;b)确定初始轴向穿透裂纹位置及裂纹长度;c)确定停堆过程中裂纹所在位置处的压力管压力和温度历程;d)确定停堆过程中轴向裂纹扩展速率及裂纹长度;e)确定停堆过程中介质泄漏率;注:多数情况下,重水堆压力管先漏后破分析中不需要介质泄漏率。f)确定停堆过程中压力管临界裂纹长度;g)判断停堆过程中是否会发生压力管爆破。5T/CNIDA013—20236T/CNIDA013—20236.2初始轴向穿透裂纹位置及裂纹长度的确定6.2.1初始轴向穿透裂纹的位置应假想在压力管轴向上最危险的位置,例如等效氢浓度高的位置、DHCR更高的位置等。对于无法确定缺陷位置的情况,分析人员应根据经验作出保守的估计。6.2.2初始轴向穿透裂纹长度由氢致延迟裂纹起裂并扩展至穿透时的尺寸确定。通常,初始穿透裂纹的轴向长度至少为20mm,或者取由于DHC扩展裂纹穿透管壁时的最大计算裂纹尺寸。6.3裂纹所在位置的温度及压力历程的确定6.3.1ZPH状态和主热传输系统开始降温瞬态过程中,假设压力管上的温度是均匀的,压力管进口、出口的温度与ROH的温度一致。6.3.2沿着压力管从进口到出口,压力逐渐降低,到ROH压力最低。从压力管进口到出口的范围内,任一假想裂纹的位置父处的压力与ROH之间的压力差认为是与温度呈线性相关的。因此,只要获得停堆降温瞬态中ROH的压力、温度,就可以计算得到停堆瞬态过程中假想裂纹所在位置处父的压力,见公式(1)。P(父,T)=P(ROH,T)十ΔP(父,T)…………(1)所以,确定满功率状态下,压力P(父,T)FP从压力管入口到出口以及ROH的分布;确定带压力冷态下,压力P(父,T)CP从压力管入口到出口以及ROH的分布;通过线性插值的方法,获得停堆降温瞬态中假想缺陷在任一温度T时的压力P(父,T)。另一种方法是,直接获得停堆降温瞬态中,压力、温度沿着压力管进口到出口的分布。6.4停堆过程中轴向裂纹长度的确定6.4.1在降温的过程中,初始贯穿裂纹会发生氢致延迟裂纹扩展,裂纹扩展速率与压力管受辐照程度及温度相关,可参考附录A确定材料的氢致延迟裂纹扩展性能。6.4.2在不能直接得到压力管材料的氢致延迟裂纹扩展性能的情况下,可采用公式(2)计算得到氢致延迟裂纹扩展速率。当T低于100℃时,裂纹扩展速率按100℃的数据计算。当t小于35000h,裂纹扩展速率按35000h计算。va=6.989eXp…………(2)式中:va—轴向DHCR的上包络(m/S);T—评定温度,即假想裂纹处的温度瞬态(℃),100≤T≤315;Ti—电站正常运行工况的(辐照)温度,即假想裂纹位置处的正常运行工况温度(℃),245≤T≤315;φ—假想裂纹位置处的等效满功率中子注量率[1016n/(m2S)],0≤φ≤42;t—等效满功率时间(103h),35≤t。6.4.3电站停堆过程中的裂纹长度应采用公式(3)计算。2ci=2ci—1十Ac………式中:ci—ti时的裂纹长度的一半(mm),2c0为初始裂纹长度;Ac—裂纹单边扩展或双边扩展的修正系数;当裂纹远离胀接区时,Ac取2;当裂纹靠近胀接区时,如果2ci<CR,Ac取2,如果2ci≥CR,Ac取1;CR为裂纹朝压力管外侧的一端进入胀接区内的压应力区域而止裂时的裂纹总长度;7T/CNIDA013—2023vi—ti时的轴向DHCR(mm/s);ti—距电站开始停堆的时间间隔(s),t0为开始停堆时刻,记为0s。6.5停堆过程中介质泄漏率的确定6.5.1初始轴向裂纹长度Lp为20mm时,保守的泄漏率计算见公式(4)。Q=—11.2十0.0014(2Cmax)3…………(4)式中:Q—泄漏率(kg/h);Cmax—最大轴向裂纹长度的一半(mm),如图2所示。注:公式(4)是基于主热传输系统的运行工况(6Mpa,250℃)而确定的,包络了压力管出现穿透裂纹的运行工况。适用于最大轴向裂纹长度2Cmax不大于60mm的情况。标引序号说明:eff—有效裂纹长度;2Cmax—最大裂纹长度;∞—压力管壁厚。图2贯穿裂纹形貌6.5.2初始轴向裂纹长度Lp大于20mm时,保守的泄漏率计算见公式(5)。Q=—11.2十0.0014(2Cmax—Lp十20)3…………(5)注:公式(4)和公式(5)在6Mpa和250℃条件下是保守的。将其应用至压力高于6Mpa或温度低于250℃的工况将更加保守。6.5.3在6Mpa、250℃以外的工况下,泄漏率计算方程见公式(6)。Q2=Q1…………(6)式中:Q2—P2、T2条件下,待确定的泄漏率(kg/h);Q1—由公式(4)计算得到P1、T1条件下(6Mpa、250℃)的泄漏率(kg/h);ki—比例系数,ki=31.05—3.57×10—6TEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(3),i)十13.59Pi(i为1或2);其中,Ti是温度(℃);Pi是压力(Mpa)。6.6压力管临界裂纹长度的确定6.6.1计算临界裂纹长度CCL时,首先需要获得压力管断裂韧性KC,流变应力σf,压力管环向应力σh及鼓胀因子M。6.6.2压力管含轴向穿透裂纹的断裂韧性KC由附录A测试获得。在不能通过试验测试得到压力管断裂韧性KC时,含轴向穿透裂纹的压力管的断裂韧性可按以下方法计算。以下计算方法适用的参数范围如表1所示。8T/CNIDA013—2023表1断裂韧性Kc计算模型的参数适用范围参数适用范围温度20℃≤T≤315℃等效氢浓度0ppm≤Heq≤120ppm氯元素浓度a0ppm≤cl≤10ppm硫元素浓度0ppm≤s≤20ppma除非另有证明,计算中额外考虑2ppm的cl元素浓度的裕量。断裂韧性KC的下包络值按表2示的等效氢浓度和温度的分类情况计算确定。表2断裂韧性Kc的下包络值分类情况断裂韧性KC的下包络值Heq≤30ppm30ppm≤Heq≤40ppm且20℃≤T≤315℃按6.6.3计算给定温度T下的断裂韧性KC下包络值;同时,取Heq=40ppm,按6.6.4计算温度T下的断裂韧性KC下包络值,如果T>250℃,取T=250℃。再按下述方法处理确定断裂韧性下包络值KC:(a)如果按6.6.3计算的KC值小于或等于6.6.4计算的KC下包络值,取6.6.3的断裂韧性KC计算值;(b)如果按6.6.3计算的KC值大于6.6.4计算的KC下包络值,根据等效氢浓度Heq的值,在6.6.3和6.6.4的KC计算值之间插值计算KC值40ppm≤Heq≤120ppm且20℃≤T≤250℃按6.6.4计算KC下包络值;另外,代入温度T按6.6.3计算KC值。取6.6.3和6.6.4二者的小值作为KC计算值40ppm≤Heq≤120ppm且250℃≤T≤315℃按6.6.3计算KC下包络值;取T=250℃,按6.6.4计算KC下包络值。取6.6.3和6.6.4二者的小值作为KC计算值6.6.3当等效氢浓度Heq≤30ppm,可由公式(7)计算获得KC的下包络值。KC=27十0.30TT≤150℃……(7)KC=72T>150℃式中: KC—压力管轴向穿透裂纹的失稳断裂韧性(Mpa\T—温度(℃)。6.6.4当温度20℃≤T≤250℃,等效氢浓度40ppm≤Heq≤120ppm。KC的工程下包络值按公式(8)计算。KEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(L),C)(e)=KEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(M),CL)Texp(—plL()十(1—)(KEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(M),CU)S十plU(eS))………………(8)式中:Fhf—插值参量,按式(13)计算; KEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(M),CL)T—在下平台和转变区的平均预测断裂韧性(Mpa\m),见公式(9);plL(—在下平台和转变区,与置信区间相关的断裂韧性预测区间参数(上下限),按公式(11)计算;9T/CNIDA013—2023 KEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(M),cu)s—在上平台区的平均预测断裂韧性(Mpa\m),见公式(10);plu(es)—在上平台区,与置信区间相关的断裂韧性预测区间参数(上下限),按公式(12)计算。T=eX式中:aj—模型参量,j=1、2、3、4,a1=3.90,a2=0.20,a3=—0.38,a4=—0.37;T—温度(℃);Heq—等效氢浓度(ppm);Cl—氯元素浓度(ppm)。s=β1十β2eXp…………(10)式中:βj—模型参量,j=1、2、3,β1=93.6,β2=64.3,β3=1.97;Cl—氯元素浓度(ppm)。plL(=1.023●sELT●ts[(1十CL)/2,DFLT]……(11)式中:sELT—系数,取0.15;ts(A,DFLT)—studentt分布,A分位数、自由度为DFLT的studentt分布,DFLT=283。plu(es)=1.029●sEus●ts[(1十CL)/2,DFus] (12)式中:sEus—系数,取12.1;ts(A,DFus)—studentt分布,A分位数、自由度为DFus的studentt分布,DFus=78。插值参量Fhf:式中:σyy—裂纹面法向上的应力分量(Mpa);σhf—氢化物的断裂应力(Mpa);σsC—开裂的氢化物部分的换算应力,取150Mpa;w—开裂的氢化物部分的形状参数,取2.0;hf=T—0.0431T2EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up7(20),15)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up7(50),25)当T=150℃,σyy—σhf取公式(14)中两段函数代入T=150的计算值的平均值。6.6.5压力管流变应力为压力管环向屈服强度和抗拉强度之和的一半,即σf=由附录A进行需要温度T下的拉伸性能测试,基于测试结果计算获得流变应力与温度T的关系。在不能直接得到压力管流变应力σf时,可通过以下方法计算获得。a)当快中子注量φ=0(>1Mev),即没有辐照。b)当快中子注量φ<1.8×1024n/m2(>1Mev)。1)由表3线性插值得到计算温度T下的0中子注量σEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(o),y)、σEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(o),u)。10T/CNIDA013—2023表3未辐照材料的横向拉伸性能(φ=0)性能温度/℃2050100150200250300σy/Mpa625607578548519501483σu/Mpa8087747206646095484872)按照公式(15)计算屈服强度。………………(15)式中:φ—快中子注量(n/m2);σEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(o),y)—未辐照的材料屈服强度,如表3所示。3)按照公式(16)计算抗拉强度。十………………式中:σEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up3(o),u)—未辐照的材料抗拉强度,如表3所示。4)计算流变应力。c)当快中子注量φ≥1.8×1024n/m2(>1Mev)。流变应力σf按公式(17)计算获得。σf=1004.5—1.1995T (17)6.6.6裂纹位置处压力管环向应力σh可由公式(18)计算获得。σh=pi…………(18)式中:σh—裂纹位置处压力管环向应力(Mpa);pi—ti时裂纹位置处压力管承受的内压(Mpa);ri—压力管内半径厚(mm);∞—压力管壁厚(mm)。6.6.7临界裂纹长度可由公式(19)计算获得。CCL=2C…………(19)式中:CCL—临界裂纹长度(mm);C—临界裂纹长度的一半(mm),可由公式(20)计算。公式(20)的适用范围是σh≤0.7。…………(20)11T/CNIDA013—2023式中:M—鼓胀因子,由公式(21)计算。M=[1十1.25501352]1/2…(21)式中:rm—压力管平均半径(mm)。6.7安全性分析比较裂纹长度与临界裂纹长度CCL,当所有时刻临界裂纹长度大于裂纹长度时,该压力管在停堆过程中不会有失稳断裂的风险;反之,该压力管存在失稳断裂的可能。12T/CNIDA013—2023附录A(资料性)重水堆压力管力学性能数据的测定和选取方法A.1重水堆压力管环向拉伸性能的测试A.1.1试样制备按图A.1a)加工拉伸试样,试样从压力管的环向截取,如图A.1b)所示。A.1.2拉伸试验室温拉伸试验参照GB/T228.1相关规定进行,高温拉伸试验参照GB/T228.2相关规定进行。单位为毫米a)拉伸试样b)取样示意图标引序号说明:1—压力管;2—拉伸试样。图A.1拉伸试样13T/CNIDA013—2023A.2重水堆压力管氢致延迟裂纹扩展速率的测试A.2.1试样制备A.2.1.1采用恰当的方法对压力管材料人工渗氢处理,使材料中的氢浓度达到设定值。对人工渗氢处理后的压力管材料进行扩散退火处理,获得用于DHCR试验的材料。A.2.1.2图A.2所示的CCT试样用于压力管轴向裂纹DHCR的测定。图A.3所示的CB试样用于压力管径向裂纹DHCR的测定。单位为毫米图A.2CCT试样单位为毫米工广_______图A.3CB试样A.2.2试验设备A.2.2.1可采用静载或伺服加载蠕变试验机开展DHCR试验,加载系统应保证在整个试验过程中载荷保持稳定,不超过设定载荷的±1%。A.2.2.2可采用电阻炉或辐射加热设备对试样进行加热,控制温度与设定温度的允许偏差不超过±3℃,温度梯度不超过3℃。A.2.2.3温度测量设备的分辨力优于1℃,允许测量误差不超过±2℃。温度测量设备应在试验温度范围内检验和校准。14T/CNIDA013—2023A.2.2.4推荐采用DCPD系统测量试样在试验过程中的实时裂纹长度,裂纹长度测量精度不低于±0.1mm。A.2.3试验程序A.2.3.1疲劳裂纹预制。疲劳裂纹预制可在高频疲劳试验机或电液伺服疲劳试验机上完成,预制方法参照ASTME1820,预制疲劳裂纹扩展量不超过2mm。A.2.3.2试样安装。采用ASTME1820推荐的用于CT试样的U型夹具将试样安装在试验机上。采用图A.4所示的加载系统实现CB试样的加载。在距离疲劳裂纹尖端1mm范围内点焊热电偶,用于测量试样温度。标引序号说明:1—CB试样;2—固定夹具;3—加载臂。图A.4CB试样加载系统示意图A.2.3.3DCPD系统测量导线安装。按图A.5和图A.6所示,以点焊方式分别在CCT试样和CB试样上安装输入电流导线和电位测量导线。标引序号说明:1—电流输入;2—电位输出。图A.5DCPD系统导线安装位置示意图15T/CNIDA013—2023标引序号说明:1—电流输入;2—电位输出。图A.6CB试样DCPD系统导线安装位置示意图A.2.3.4按图A.7对试样进行加载。即首先以5℃/min速率对将试样加热到峰值温度Tpk并保温1h,然后以1.5℃/min冷却到试验温度Ttst并保温35min,之后在试验温度下对试样施加静载Pst(Pst对应的应力强度因子处于15Mpa~16Mpa范围)并保持15min,最后在试验温度Ttst下对试样施加循环载荷,峰值载荷为Pst,载荷比为R,载荷循环速率为1cyc/min。Tpk通常设置为Tssd十10℃。Tssd为TSSD对应的温度。图A.7DHCR试验加载程序示意图A.2.3.5采集试验过程中DCpD系统的电位变化、温度、试验时间等信息。A.2.4数据分析A.2.4.1CCT试样的裂纹长度a由公式(A.1)计算。Γcosh刁)〉〉……(A.1)16T/CNIDA013—2023式中:W—试样宽度(mm),W=17mm;Y—输出电位引线之间的距离的一半(mm);U—对应于当前裂纹a的电位(mv);U0—对应于初始裂纹a0的初始电位(mv);a0—疲劳预制后的初始裂纹长度(mm)。A.2.4.2CB试样的裂纹长度a由式(A.2)计算。a=a0十…………式中:a0—疲劳预制后的初始裂纹长度(mm);af—试验截止时的最终裂纹长度(mm);U—对应于当前裂纹a的电位(mv);U0—对应于初始裂纹a0的初始电位(mv);Uf—对应于终止裂纹af的电位(mv)。A.2.4.3CCT试样的应力强度因子KI由公式(A.3)计算。……(A.3)式中:P—试样载荷;B—试样厚度。A.2.4.4CB试样的应力强度因子KI由式(A.4)计算。.083十144…………式中:σn—施加在CB试样内径一侧的弯曲应力。A.2.4.5由裂纹长度a和时间t计算试样的DHCR,并绘制DHCR-KI氢致延迟裂纹扩展曲线。A.3重水堆压力管断裂韧性的测试A.3.1试样制备图A.8所示的含轴向单边贯穿裂纹管试样用于重水堆压力管断裂韧性的测定。管试样直接从重水堆压力管上截取,管试样内外径尺寸与原压力管保持一致。管试样长度取为460mm,在管试样的中间位置用电火花加工轴向贯穿裂缝,裂缝长度45mm。为了保证疲劳裂纹预制的顺利进行,裂缝宽度不应大于1mm。17T/CNIDA013—2023单位为毫米图A.8含轴向单边贯穿裂纹管试样A.3.2试验装置A.3.2.1脉冲试验机可用于断裂韧性试验。试验机应具备内压恒速率单调加载和循环加载的能力。试验机所用介质为高温硅油,硅油耐热温度不低于300℃。A.3.2.2试验机的压力系统应为闭环控制,管试样爆破后试验机应能自动泄压,并具备足够爆破安全防护能力。A.3.2.3试验机应具备测量内压的能力,应具备采集和存储试验数据的能力。压力测量系统的准确度不低于1级。A.3.2.4试验机的试验舱应具备对管试样加热的能力,应具有足够的空间容纳管试样及其工装。试验舱最高温度不低于350℃,控制温度与设定温度的允许偏差不超过±3℃,温度梯度不超过5℃。温度测量设备的分辨力优于1℃,允许测量误差不超过±2℃。A.3.2.5应设计专用密封装置对管试样进行端部密封。密封装置应使管试样在室温~300℃范围内最高压力70Mpa条件下不发生介质泄漏。图A.9所示密封装置可满足管试样断裂韧性试验密封的要求。 图A.9管试样端部密封装置示意图18T/CNIDA013—2023A.3.2.6应设计工装将管试样牢固固定在环境箱内。工装应包含保护装置,以防止试样爆破后带来的安全风险。A.3.2.7推荐采用DCPD系统测量试样在试验过程中的实时裂纹长度,裂纹长度测量精度不低于±0.1mm。A.3.3试验程序A.3.3.1管试样裂缝密封在管试样内表面裂缝处粘贴垫片,以保证压力加载过程中介质不从裂缝处泄漏。A.3.3.2管试样安装管试样的安装步骤如下:a)采用图A.9所示密封装置对管试样的任意一端进行密封;b)在管试样内容填充铝合金短棒,以减少管试样内部介质容量,降低管试样爆破后的安全风