T/CNS 12-2019 压水堆核电厂金属材料环境疲劳影响模型

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T/CNS12-2019

压水堆核电厂金属材料环境疲劳影晌模型

Environmentallyassistedfatiguemodelofmetallicmaterialsusedin

pressurizedwaterreactornuclearpowerplants

2019-05-27发布2019-09-01实施

中国核学会发布

T/CNS12-2019

目次

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T/CNS12-2019

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本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。

本标准由中国核学会提出。

本标准由核工业标准化研究所归口。

本标准负责起草单位：中国科学院金属研究所、上海核工程研究设计院有限公司。

本标准主要起草人：韩恩、厚、谭季波、吴欣强、刘晓强、刘畅、张旭。

I

T/CNS12-2019

压水堆核电厂金属材料环境疲劳影晌模型

1范围

本标准给出了压水堆核电厂低合金钢、奥氏体不锈钢和镇基合金的环境疲劳影响模型。

本标准适用于压水堆核电厂一回路压力边界部件的环境疲劳设计、环境疲劳损伤评估和寿命评估。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单）适用于本文件。

T/CNS42018核电厂金属材料高温高压水中腐蚀疲劳试验方法

3术语和定义

T/CNS4-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

环境疲劳影晌因子environmentalfatiguecorrectionfactor

F

空气中疲劳寿命与高温高压冷却剂环境中疲劳寿命的比值。

4模型数据

根据T/CNS42018对压水堆核电厂低合金钢Cl9MnNiMo反应堆压力容器低合金钢锻件）、奥

氏体不锈钢（022Crl7Ni12Mo2N主管道奥氏体不锈钢锻件、022Crl9Nil0堆内构件奥氏体不锈钢锻

件）、镇基合金CNS3105蒸汽发生器传热管及管坯）材料开展模拟高温高压一回路环境疲劳试验，获取

相关试验数据作为本标准环境疲劳影响模型的输入。

5低合金钢

5.1低合金钢空气中疲劳设计曲线

构建低合金钢空气中疲劳模型基于简化的Langer方程式(1），式（2）为拟合疲劳数据获得的空气中

的疲劳平均曲线（室温－325℃），见图1:

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T/CNS12-2019

两边取对数得式（3）。

lnN/=6.132l.838ln(s“0.151)..(3)

疲劳设计曲线是将平均曲线的应力幅（应变幅）除以2或者疲劳寿命除以12取下包络线获得。

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疲劳寿命／周次

图1低合金钢空气中疲劳平均曲线和设计曲线

5.2低合金钢环境疲劳影晌模型

本标准中低合金钢环境疲劳影响因子构建主要考虑的要素有应变速率、温度和溶解氧CDO),S含

量（0.002%）不作为低合金钢环境疲劳影响因子构建的要素。

5.2.1应变速率的影晌

图2为低合金钢在320℃、DO<lo×10-9高温高压水中Fen与应变速率的关系曲线见式（4):

Fen=1.531二0167…………(4)

其中二为应变速率，两边取对数获得式（5):

lnFen=0.426O.l67lnε…………（5)

当应变速率大于4%s1时，Fen为1.21，高温高压水环境对低合金钢疲劳寿命影响较小。应变速率

在4%sl~0.0004%sl区间，疲劳寿命随应变速率降低而降低，应变速率下限阔值为0.0004%sl。

5.2.2温度的影晌

图3为低合金钢在DO<lo×109高温高压水环境中，应变速率为0.01%s1时Fen与温度的关系

曲线见式（6):

Fen=eXp[0.0055(T-150)]..(6)

其中T为温度（℃），两边取对数获得式（7):

lnFen=0.0055(T150)…………(7)

温度低于150℃时，F