Образец для исследований механических свойств и

УДК 621.311.25(06) Физико-технические проблемы ядерной энергетики
Л.П. ЛОШМАНОВ, П.В. ФЕДОТОВ1,
А.В. САЛАТОВ1, О.А. НЕЧАЕВА1, Н.В. СМИРНОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1ФГУП ВНИИНМ им. А. А. Бочвара
ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ И ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ
МАТЕРИАЛА ОБОЛОЧКИ ТВЭЛА РЕАКТОРА ТИПА ВВЭР
В ТАНГЕНЦИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ
Механические свойства и характеристики деформационного поведения материала оболочки используются при проектных обоснованиях безопасного поведения твэлов в аварийных режимах. Для определения механических свойств материала оболочки в тангенциальном направлении
проводят механические испытания на растяжение кольцевых образцов [1],
высотой 2,8 мм на цилиндрических опорах диаметром 4 мм при скорости
перемещения захвата 1 мм/мин, расчетная рабочая длина – 7,9 мм. Авторами были проведены испытания образцов штатных оболочек 9,13х7,73
из сплавов Э110 и Э635 с промежуточными разгрузками при комнатной
температуре, в результате чего было установлено следующее:
1. Распрямление кольца между захватами происходит при нагрузке
90 – 95 % от предела текучести, определяемого по методике [1];
2. При ступенчатом нагружении с промежуточными разгрузками до
нагрузки 90 – 95 % от предела текучести, определяемого по методике [1],
происходит увеличение угла наклона линейного участка диаграммы к оси
деформации, при дальнейшем нагружении угол наклона не изменяется;
3. Значение изгибной составляющей деформации при распрямлении
кольца по разным оценкам составляет от 4 до 8 %, что соответствует деформации при достижении предела прочности.
По результатам испытаний распрямленных под нагрузкой 95 % от
предела текучести (методика [1]) и отожженных при 550 ˚С в течении
двух часов колец (Э110, Э635), были сделаны следующие выводы:
1. Значения пределов текучести, для распрямленных и отожженных
колец, примерно на 20 % для сплава Э110 и на 15 % для сплава Э635
меньше соответствующих значений, определяемых по методике [1] (рис.
1, 2);
2. Разница в значениях пределов прочности и равномерных удлинений для двух методик незначительна (рис. 1, 2);
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 8
141
УДК 621.311.25(06) Физико-технические проблемы ядерной энергетики
1000
500
èñõî äí û å êî ëüöà (ì åòî äèêà [1])
ðàñï ðÿì ëåí í û å è î òî ææåí í û å êî ëüöà
0
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
Èñòèí í î å í àï ðÿæåí èå, Ì Ï à
Èñòèí í î å í àï ðÿæåí èå, Ì Ï à
3. Значения истинных напряжений и истинных пластических деформаций, при больших пластических деформациях, практически не зависят
от методики испытаний (рис. 1, 2);
4. Зависимость истинного нормированного на предел текучести
напряжения течения от истинной пластической деформации для распрямленных и отожженных колец, не отличается от таковой для цилиндрических и сегментных образцов при скорости деформации 2·10 -3 с-1
(рис. 3, 4).
1000
500
èñõî äí û å êî ëüöà (ì åòî äèêà [1])
ðàñï ðÿì ëåí í û å è î òî ææåí í û å êî ëüöà
0
0.0
4
öèëèí äðè÷åñêèå è ñåãì åí òí û å î áðàçöû
ðàñï ðÿì ëåí í û å è î òî ææåí í û å êî ëüöà
3
2
1
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
0.8
1.2
Рис. 2. Зависимость истинного напряжения от истинной пластической деформации (сплав Э635)
Í î ðì èðî âàí í î å í àï ðÿæåí èå
Í î ðì èðî âàí í î å í àï ðÿæåí èå
Рис. 1. Зависимость истинного напряжения от истинной пластической деформации (сплав Э110)
0.4
Èñòèí í àÿ ï ëàñòè÷åñêàÿ äåô î ðì àöèÿ, î òí . åä.
Èñòèí í àÿ ï ëàñòè÷åñêàÿ äåô î ðì àöèÿ, î òí . åä.
3
öèëèí äðè÷åñêèå è ñåãì åí òí û å î áðàçöû
ðàñï ðÿì ëåí í û å è î òî ææåí í û å êî ëüöà
2
1
0.0
0.4
0.8
1.2
Èñòèí í àÿ ï ëàñòè÷åñêàÿ äåô î ðì àöèÿ, î òí . åä.
Èñòèí í àÿ ï ëàñòè÷åñêàÿ äåô î ðì àöèÿ, î òí . åä.
Рис. 3. Зависимость нормированного
напряжения от истинной пластической
деформации (сплав Э110)
Рис. 4. Зависимость нормированного
напряжения от истинной пластической
деформации (сплав Э635)
Обобщая вышесказанное можно сделать вывод о том что, механические свойства, получаемые на предварительно распрямленных и
отожженных кольцевых образцах, характеризуют свойства материала
оболочки, а не являются некоторой характеристикой конструкции из данного материала по сравнению со свойствами, определяемыми по методике
[1].
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 8
142
УДК 621.311.25(06) Физико-технические проблемы ядерной энергетики
Список литературы
1. ОИ 001.325-91 «Методика испытаний для определения характеристик механических
свойств при растяжении кольцевых образцов от труб из сплавов циркония».
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 8
143