核电用铁素体钢断裂韧度表征方法的研究进展

作者：曾鑫; 刘长军; 谈建平^*; 曹昱澎; 苏东川

来源：材料导报, 2022, 36(S2): 378-384.

• 反应堆压力容器
• 铁素体钢
• 断裂韧度
• 尺寸效应
• 辐照脆化

在役核电厂的延寿对减少碳排放和推动能源转型起到重要作用，反应堆压力容器(RPV)材料的断裂韧度是电站寿命管理所需的必要参数。现役轻水堆RPV材料通常由铁素体钢制成，这类钢材的断裂韧度存在固有的韧脆转变特性、高度分散性以及温度相关性。另外，测试试样几何尺寸差异引起的断裂韧度尺寸效应和强中子辐照导致的韧脆转变温度偏移等因素的影响，使得准确表征铁素体钢的断裂韧度非常困难。为此，学者们提出了多种描述铁素体钢断裂韧度的方法。其中，基于概率统计的断裂韧度表征方法能便捷、合理地描述铁素体钢断裂韧度固有特性，具有广阔的工程领域应用前景。典型代表——主曲线法——因测试试件需求量少且允许采用小尺寸试样获取材料的断裂韧度而备受青睐。为解决小试样测试断裂韧度时的尺寸效应，学术界开展了大量的断裂韧度表征参数T_0与拘束度的关联工作。此外，为表征中子辐照对铁素体钢断裂韧度的影响，除定期通过辐照监督试样测试断裂韧度以外，还建立了基于物理机制的辐照脆化预测模型。本文在简述核电用铁素体钢发展历程的基础上，分别对当前的断裂韧度表征方法、断裂韧度尺寸效应的关联方法和辐照后断裂韧度的评价方法进行了综述，总结了铁素体钢在断裂韧度表征上存在的问题并对未来研究方向进行了展望。

• 单位
  上海核工程研究设计院有限公司; 华东理工大学; 中国核动力研究设计院