Автоматическая сварка, 2013, №01



2013 №01 (01)

2013 №01 (03)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 1, с. 7-12

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ В УСЛОВИЯХ РАДИАЦИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ

О. В. МАХНЕНКО, И. В. МИРЗОВ

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Реферат
Выгородка ядерного реактора подвержена высоким дозам радиационного облучения, приводящим к ее заметному деформированию и смыканию зазора между выгородкой и стенкой шахты. Это влечет за собой изменение теплообмена в активной зоне, последствия которого могут быть опасны с точки зрения нарушения температурного режима работы реактора. Для оценки радиационного распухания выгородки была создана двухмерная конечно-элементная модель, в которой использовались отработанные в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины расчетные алгоритмы, где в качестве радиационного распухания задавались изотропные объемные деформации. Модель нелинейно учитывает зависимость радиационного распухания материала выгородки от температуры облучения, напряженного состояния и пластических деформаций. В модели также описано изменение предела текучести материала стенки сварной шахты как функция температуры облучения и накопленной радиационной дозы. После 25 лет эксплуатации реактора максимальное значение деформаций распухания в материале выгородки составляет 1,3 %, после 40 лет — 1,8, после 60 лет — 3,7. Максимальные радиальные перемещения внешней поверхности выгородки в процессе эксплуатации реактора составляют 11,2 мм после 25 лет, 12,9 мм после 40 лет, 16,1 мм после 60 лет. В более консервативной модели, не учитывающей историю накопления объемных деформаций, за 60 лет эксплуатации выгородка распухает на 26 %, что соответствует еще большим радиальным перемещениям внешней поверхности выгородки наружу. Результаты по распуханию и радиальным деформациям выгородки, полученные с учетом напряженного состояния, свидетельствуют о возможном контакте выгородки со сварной стенкой шахты в течение эксплуатации реактора. Такой контакт может сильно повлиять на напряженно-деформированное состояние сварной конструкции шахты, поэтому требует более детального изучения. Библиогр. 9, табл. 2, рис. 14.
 
 
Ключевые слова: сварные металлические конструкции, аустенитная сталь, напряженно-деформированное состояние, выгородка, ресурс реактора, радиационное распухание, численная модель, стенка шахты


Поступила в редакцию 10.09.2012
Опубликовано: 26.12.2012


1. Дополнительные работы по оценке технического состояния элементов реактора энергоблока № 1 ОП Южно-Украинской АЭС (этап № 6). Оценка радиационного распухания выгородки / В. Пиштора, С. Вандлик, Д. Лауерова, И. Андел: (Отчет) / ИЯИ. — Ржеж, 2011. — 81 с.
2. Механические свойства аустенитных сталей при нейтронном облучении, влияние различных факторов / И. П. Курсевич, Б. З. Марголин, О. Ю. Прокошев, В. И. Кононов // Вопр. материаловедения. — 2006. — 48, № 4. — С. 55–68.
3. Микроструктурные механизмы низкотемпературного радиационного распухания и охрупчивания материалов внутрикорпусных устройств реакторов ВВЭР-1000 / О. В. Бородин, В. В. Брык, В. Н. Воеводин и др. // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд і машин / За ред. Б. Є. Патона. — К.: Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона, 2006. — С. 161–166.
4. Гойна А. Определение текущих значений механических свойств элементов внутрикорпусных устройств: (Отчет) / ИЯИ. — № 02-2007 от 01.02.2008 (этап 5.2.1 ч. 2). — Ржеж, 2011.
5. Прочность основного оборудования и трубопроводов реакторных установок ВВЭР / Н. В. Шарый, В. П. Семишкин, В. А. Пиминов, Ю. Г. Драгунов. — М.: ИздАТ, 2004. — 496 с.
6. Махненко В.И. Расчетные методы исследований кинетики сварочных напряжений и деформаций. — Киев: Наук. думка, 1976. — 317 с.
7. Механические свойства аустенитных сталей при нейтронном облучении, влияние различных факторов. Ч. II. Физические и механические закономерности охрупчивания / И. П. Курсевич, Б. З. Марголин, О. Ю. Прокошев, В. И. Кононов // Вопр. материаловедения. — 2006. — 48, № 4. — С. 99–111.
8. Радиационное распухание аустенитных сталей. Влияние различных факторов, обработка экспериментальных данных и формулировка определяющих уравнений / Н. К. Васина, Б. З. Марголин, А. Г. Гуленко, И. П. Курсевич // Там же. — С. 9–89.
9. Вотинов С. Н., Прохоров В. И., Островский З. Е. Облученные нержавеющие стали. — М.: Наука, 1987. — 128 с.