Science&TechnologyVision科技视界DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2022.31.19主管道用316LN疲劳裂纹扩展性能研究梁铁波李毅赵京廖先伟姜超（核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都610000）■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■【摘要】金属材料裂纹在交变应力作用下呈现出一定的扩展规律，文章以316LN母材为研究对象，以获得316LN母疲劳裂纹扩展速率为目标，在空气介质环境下开展了316LN母材在室温和高温的疲劳裂纹扩展性能研究，可为316LN材料的寿命预测提供重要数据支撑。【关键词】316LN；疲劳裂纹扩展■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■0引言核电一回路主管道的功能是连接反应堆压力容器、蒸汽发生器和反应堆冷却剂主泵形成封闭环路，提供反应堆冷却循环流道，把堆芯的热量经蒸汽发生器传给二回路，是一回路压力边界的重要组成部分和关键设备，属于核一级设备，具有直径大、管壁厚、形状复杂、技术难度大的特点。为了提高主管道强度及耐腐蚀性能，目前三代核电对一回路系统的主要承压设备提出了60年设计寿命的要求，期间需要承受压力、温度引起的载荷，及瞬态工况、机械振动、地震等施加的载荷，以及一回路冷却剂介质的腐蚀作用，这些均为导致主管道长期服役期间内性能衰退的因素。一般工程构件都是在多次交变应力（疲劳应力）下工作的，根据研究发现，反应堆及一回路系统的管道材料，即便是在远低于材料屈服应力的交变应力作用下，裂纹也会随着时间的累积不断扩展。由原始裂纹a0逐渐长大到临界尺寸ac而导致断裂。因此反应堆及一回路系统管道在进行安全设计和寿命估算时，考虑裂纹在交变应力作用下的扩展特性或规律，就显得十分重要。根据前人研究，反应堆及一回路系统的管道材料在进行安全设计和寿命估算时，交变应力作用下的扩展特性规律一般用Paris[1]公式描述的：da/dN=C0（ΔKI）n（1）式中，da/dN是指在裂纹扩展三个阶段中的第二阶段中，应力每循环一次的裂纹扩展量（m/Cycle）；KI是施加的应力强度因子范围；C0、n是与试验条件（环境温度、频率、载荷比等）和材料特性有关的材料常数。奥氏体不锈钢由于其优良的耐蚀性，良好的力学性能以及较好的机加工、焊接等特性，在核电领域得到广泛的应用。有研究显示，核电站一回路含缺陷管道上的裂纹在动态载荷的作用下，裂纹尖端的力学参量将有明显的升高，疲劳裂纹扩展速率也相应地提高[2-3...
