Радиационное и термическое охрупчивание корпусных реакторных сталей: связь механизмов охрупчивания и разрушения с характеристиками зарождения и распространения микротрещин. Часть 3. Моделирование хрупкого разрушения и анализ связи характеристик зарождения и распространения микротрещин с механизмами охрупчивания

Радиационное и термическое охрупчивание корпусных реакторных сталей исследуется с точки зрения связи характеристик хрупкого разрушения на микро- и макроуровнях. Для прогнозирования характеристик хрупкого разрушения на макроуровне (таких как трещиностойкость и разрушающее напряжение) и определения критических параметров, контролирующих зарождение и распространение микротрещин, используется вероятностная модель хрупкого разрушения Prometey.

Экспериментальные и расчетные исследования выполнены для сталей 15Х2НМФА и A533, которые используются для корпусов реакторов типа ВВЭР и PWR. Эти материалы исследованы в следующих состояниях: 1) исходном (состояние поставки); 2) термически охрупченном, которое моделирует упрочняющий механизм охрупчивания; 3) термически охрупченном, которое моделирует неупрочняющий механизм охрупчивания; 4) облученном. Представлены результаты испытаний в температурном диапазоне хрупкого разрушения образцов разной геометрии (цилиндрических гладких образцов, цилиндрических образцов с кольцевым надрезом, образцов с трещиной) из корпусных реакторных материалов в различных состояниях и результаты прогнозирования на основе модели Prometey. Установлена связь механизмов охрупчивания и мод разрушения с локальными характеристиками зарождения и распространения микротрещин.

1. Марголин Б. З., Фоменко В. Н., Гуленко А. Г., Костылев В. И. Швецова В. А. Дальнейшее развитие модели Prometey и метода Unified Curve. Часть 1. Развитие модели Prometey // Вопросы материаловедения. – 2016. – № 4 (88). – С. 120–150.

2. Margolin B ., Fomenko V., Shvetsova V., Shishkov F., Yurchenko E . The plastic strain effect on cleavage microcracks propagation // Eng. Fract. Mech. – 2023. – N 290. – P. 109446.

3. Рыбин В. В . Большие пластические деформации и разрушение металлов. – М., Металлургия, 1986. – 224 с.

4. Mudry F . A local approach to cleavage fracture // Nuclear Engineering and Design. – 1987. – N 105. – C. 65–76.

5. Margolin B. Z., Shvetsova V. A., Gulenko A. G., Kostylev V. I . Application of a new cleavage fracture criterion for fracture toughness prediction for RPV steels. // Fatigue Frac. Engng. Mater. Struc. – 2006. – N 29(9). – P. 697–713.

6. Марголин Б. З., Гуленко А. Г., Николаев В. А., Рядков Л. Н. Новый инженерный метод для прогнозирования температурной зависимости трещиностойкости сталей для сосудов давления // Проблемы прочности. – 2003. – N 5. – C. 12–35.

7. Марголин Б. З., Фоменко В. Н., Гуленко А. Г., Костылев В. И . Дальнейшее развитие модели Prometey и метода Unified Curve. Часть 2. Развитие метода Unified Curve // Вопросы материаловедения. – 2016. – № 4(88). – C. 151–178.

8. Margolin B. Z., Fomenko V. N., Gulenko A. G., Kostylev V. I., Shvetsova V. A. On issue of comparison of the Unified Curve and Master Curve methods and application for RPV structural integrity assessment // Strength of Materials. – 2016. – N 48 (2). – P. 227–250.

9. Margolin B. Z, Yurchenko E. V., Morozov A. M., Pirogova N. E., Brumovsky M. Analysis of a link of embrittlement mechanisms and neutron flux effect as applied to reactor pressure vessel materials of WWER // J. Nucl. Mate. – 2013. – N 434. – P. 347–356.

10. Margolin B. Z., Shvetsova V. A.,·Gulenko A. G . Radiation embrittlement modelling in multi-scale approach to brittle fracture of RPV steels // Int. J. Fract. – 2013. – N 179. – P. 87–108.

11. Kandidis E., Marini B., Allais L., Pineau A . Validation of a statistical criterion for intergranular brittle fracture of a low alloy steel through uniaxial and biaxial (tension-torsion) tests // Int. J of Fracture. – 1994. – N 66. – P. 273–294.

12. Yahya O.M.L., Borit F.B., Piques R., Pineau A . Statistical modelling of intergranular brittle fracture in low alloy steel // F&F of EM& Structures. – 1998. – V. 21, Is. 12. – P. 1485–1502. https://doi.org/10.1046/j.1460-2695.1998.00126.x

13. Margolin B. Z., Shvetsova V. A., Gulenko A. G., Kostylev V. I . Prometey local approach to brittle fracture: development and application // Eng. Fract. Mech. – 2008. – V. 75. – P. 3483–98.

14. Intergranular and intragranular phosphorus segregation in Russian pressure vessel steels due to neutron irradiation / B. A. Gurovich, E. A. Kuleshova, Y. I. Shtrombakh et al. // J. Nucl. Mater. – 2000. – N 279. – P. 259–272.

15. Хоуторн Дж. Р . Радиационное охрупчивание // Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов / Под ред. К. Л. Брейента, С. К. Бенерджи / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1988. – С. 423–479.