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Zr-Sn-Nb合金焊接薄板低周疲劳试验方法研究

戚彦强 李顺平 彭倩 闫萌 陈乐 戴训

戚彦强, 李顺平, 彭倩, 闫萌, 陈乐, 戴训. Zr-Sn-Nb合金焊接薄板低周疲劳试验方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S1): 188-193. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0188
引用本文: 戚彦强, 李顺平, 彭倩, 闫萌, 陈乐, 戴训. Zr-Sn-Nb合金焊接薄板低周疲劳试验方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(S1): 188-193. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0188
Qi Yanqiang, Li Shunping, Peng Qian, Yan Meng, Chen Le, Dai Xun. Study on Low-cycle Fatigue Test Method for Zr-Sn-Nb Alloy Welded Sheets[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S1): 188-193. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0188
Citation: Qi Yanqiang, Li Shunping, Peng Qian, Yan Meng, Chen Le, Dai Xun. Study on Low-cycle Fatigue Test Method for Zr-Sn-Nb Alloy Welded Sheets[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S1): 188-193. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0188

Zr-Sn-Nb合金焊接薄板低周疲劳试验方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S1.0188
详细信息
    作者简介:

    戚彦强(1978—),男,工程师,现主要从事核动力装置退役处理的研究,E-mail: 14515451@qq.com

    通讯作者:

    李顺平,E-mail: lsp511@163.com

  • 中图分类号: TL34

Study on Low-cycle Fatigue Test Method for Zr-Sn-Nb Alloy Welded Sheets

  • 摘要: 为研究锆合金焊接薄板的低周疲劳(LCF)性能,基于锆合金薄板的LCF试验方法,结合组织模拟和有限元方法,从显微组织、显微硬度和单轴拉伸性能等方面对比评估,证实采用组织模拟方法简化焊接接头漏斗试样复杂组织结构基本可行,最终基于耦合建立了焊接薄板漏斗试样的应力应变转换,并采用该方法对焊接薄板LCF性能进行评价。研究结果表明,本研究建立的锆合金焊接薄板的LCF试验方法能够用于评价焊接薄板的LCF性能。

     

  • 图  1  焊接薄板漏斗试样形状及尺寸 mm

    Figure  1.  Shape and Size of Welded Sheet Funnel Sample

    图  2  淬火再退火后的显微组织

    Figure  2.  Microstructure of Quenched and Then Annealed Uniaxial Tensile Sample

    图  3  热影响区的显微组织

    Figure  3.  Microstructure of Heat Affected Zone

    图  4  再结晶态、淬火及淬火再退火态单轴拉伸曲线

    Figure  4.  Uniaxial Tensile Curves of Recrystallized, Quenched and Quenched and Then Annealed Sample

    图  5  淬火再退火拉伸断口形貌

    Figure  5.  Fractography of Quenched and Then Annealed Uniaxial Tensile Sample

    图  6  焊缝拉伸断口形貌

    Figure  6.  Fractography of Tensile Weld

    图  7  焊接薄板漏斗试样有限元模型

    Figure  7.  Finite Element Model of Funnel Sample for Welded Sheets

    图  8  Y向应变云

    Figure  8.  Strain Distribution of Y-Direction

    图  9  焊接薄板漏斗试样$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $关系

    Figure  9.  Relationship between $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $ and $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $ of Welded Sheet Funnel Sample

    图  10  转换前薄板和焊接薄板的$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $-2Nf曲线[7]

    Figure  10.  $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $-2Nf Curves of Sheets and Welded Sheets before Conversion[7]

    图  11  转换后薄板和焊接薄板的$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $-2Nf曲线及Manson-Coffin关系

    Figure  11.  $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $-2Nf Curves of Sheets and Welded Sheets after Conversion amd Manson-Coffin Relationship

    表  1  试验材料化学成分

    Table  1.   Chemical Composition of Test Material

    元素SnNbFeCrZr
    质量分数/%0.960.320.360.078余量
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    表  2  计算所得的VOCE参数

    Table  2.   Calculated VOCE Parameters

    弹性模量(E)/MPakR0Rb
    9846734014745696
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    表  3  薄板及焊接薄板的维氏硬度值

    Table  3.   Vickers Hardness of Sheets and Welded Sheets

    材料状态模拟组织焊缝热影响区母材区
    维氏硬度162189171160
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    表  4  计算所得的VOCE参数

    Table  4.   Calculated VOCE Parameters

    E/MPakR0Rb
    96390300150198575
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    表  5  各级$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $对应的漏斗试样$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $   %

    Table  5.   $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $ of Funnel Sample Corresponding to $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $       

    $ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{t}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $漏斗根部
    $ {\varepsilon _{\text{e}}} $$ {\varepsilon _{\text{p}}} $$ \left( {{{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\Delta }}{\varepsilon _{\text{u}}}} 2}} \right. } 2}} \right) $
    0.10.1900.19
    0.20.340.020.36
    0.30.360.370.73
    0.40.390.851.24
    0.50.401.331.73
    0.60.411.772.19
    0.70.422.202.62
    0.80.432.623.05
    0.90.443.033.47
    1.00.453.433.88
    1.10.453.834.28
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-05
  • 修回日期:  2023-02-13
  • 刊出日期:  2023-06-15

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