未爆先漏(LBB)理论及其应用研究进展

回顾并评述了目前世界范围内的主流的"未爆先漏(LBB)"理论,指出LBB评定图技术是目前较能适合工程安全评定并被广泛应用的LBB准则。综述了LBB技术应用现状,指出LBB技术在压力容器设计方面的应用还仅处于初级的理想状态;而LBB技术在压力容器评定方面的应用,先漏后爆(LBB)评定图的改造、裂纹扩展稳定性分析及泄漏率的计算是亟待解决的问题,为下一步LBB技术应用研究工作指明了方向。

LBB分析中J积分撕裂模量汇交方法研究

介绍了管道破前漏(LBB)分析中极限载荷和临界裂纹长度求解的J积分-撕裂模量汇交方法(J-T法)。利用有限元分析软件(ABAQUS)计算3种裂纹长度J积分,并将J积分与裂纹长度采用多项式函数进行拟合,最后在多项式函数的基础上求解极限载荷和临界裂纹长度。采用FLET软件提供的算例对J-T方法的正确性进行验证。结果表明,运用基于ABAQUS的J-T法能提高失稳J积分的计算精度,能适用更广泛范围、更复杂结构的LBB分析。

核反应堆管道和压力容器的LBB分析

管道和压力容器的破前漏（ＬＢＢ）分析是在近二十年里发展起来的保证核反应堆结构安全性和可靠性的一种重要分析方法．本文综述了ＬＢＢ分析的国内外研究和应用现状，介绍了一些典型的ＬＢＢ分析方法以及ＬＢＢ分析过程中遇到的一些主要问题，尤其是与断裂力学相关的问题，包括韧性裂纹扩展的稳定性分析、裂纹张开面积和泄漏率的计算等．ＬＢＢ问题的研究对于我国核能工业的发展具有重要的意义．

压力容器及管道LBB评估技术中的裂纹扩展稳定性分析方法

本文简要地回顾了破前漏（LBB）评估技术中裂纹扩展稳定性分析方法在国内外的研究和应用现状，指出了当前在LBB弹塑性断裂分析中的某些不足；作者在少量的有限元全塑性J积分数值解的基础上，构造和提供了完整的环向贯穿裂纹在复合加载下的全塑性J积分数值解；提出了复合加载下裂纹扩展稳定性分析技术；同时，对典型结构材料，建立了能反映结构的不同破坏机制且便于工程应用的G-因子表；上述研究成果将对LBB评估技术在工程中的实际应用起到重要作用。

热老化对核电厂一回路主管道LBB分析失效模式的影响

核电厂一回路主管道的材料热老化对其"未爆先漏"(LBB)分析存在明显的影响,基于美国NUREG/CR 4513报告,分析了热老化对一回路主管道的结构塑性极限载荷、裂纹扩展稳定性图(J-T图)、弹塑性断裂失效(EPFM)临界裂纹尺寸和结构失效模式的影响。案例分析结果表明,热老化增加了材料的流变应力和结构塑性极限载荷(增加了11.78%)、降低了材料韧性(裂纹扩张量为5 mm时下降了62.65%)、同样的撕裂模量下热老化后允许的J积分降低了50%以上,热老化后结构的塑性极限载荷与EPFM极限载荷之比(对应于ASME规范Ⅺ卷的Z因子)明显增大。研究结果还表明,在较大的外部载荷作用下,J-T图的驱动力曲线不再是条直线,这与诸如ASME规范Ⅺ卷的简单分析假设不一致,采用ASME规范中的简单假设可能得到非精确的结论。主管道既可能发生EPFM失效,又可能发生塑性失稳失效,发生EPFM失效对应的载荷区间更大。

LBB思想在HTR-10蒸汽发生器传热管上的应用

试图将LBB思想应用到高温气冷堆蒸汽发生器传热管上 ,按其中的若干原则规定 ,对蒸汽发生器传热管进行了LBB分析 ,初步结果表明传热管满是LBB和件 ,具有较大的安全裕度。对SG管束进行的LBB分析初步结果显示SG管束满足LBB准则。

LBB裂纹稳定性分析方法研究

破前漏(LBB)分析是一种先进的管道分析评价技术,其关键技术是裂纹的稳定性分析,决定着LBB技术的可用性。本文从核级管道的失效模式出发研究了LBB分析的裂纹稳定性分析问题,并探讨了修正J积分撕裂模量汇交方法(J-T方法)、修正极限载荷分析法以及两倍弹性斜率法的优缺点和适用范围,最后通过工程算例对不同分析方法进行检验,其结论可为我国核电站管道的LBB设计提供参考。

压力容器及管道LBB稳定性分析的工程估算方法

本文依据文献［１］所建立的管道环向裂纹在简单加载下的撕裂失稳与塑性失稳应力的近似关系式，构造了复合加载下撕裂失稳与塑性失稳应力的工程近似关系表达式：并针对４种材料、４０种裂纹构形工况，进行了失稳评定计算：经与文献［２］提出的精细分析方法所得的结果对比，一般偏离不超过４％，满足了工程评定要求，鉴于ＬＢＢ稳定性分析的工程估算方法易于被非专业人员掌握和接受，并能省时省力，预计将能对ＬＢＢ评估技术的发展起重要的作用。

LBB弹塑性断裂分析中临界裂纹尺寸计算

LBB评估中基于弹塑性断裂方法(EPFM)计算裂纹稳定扩展的临界尺寸是主要难点之一,工程应用中主要通过裂纹扩展驱动力图(J-a图)或裂纹扩展稳定性图(J-T图)计算裂纹稳定扩展的临界尺寸。针对绘制J-a和J-T图的过程较复杂,且作图法确定临界裂纹尺寸精度会受到作图质量影响的问题,基于EPRI工程评定方法的裂纹稳定扩展条件(ASME和R6等规范中也是引用的该条件),给出了一种计算裂纹稳定扩展临界尺寸的数值方法。分析案例研究结果表明,J-T图驱动力曲线存在不是直线的情况,这与简化分析假设不一致。在分析案例中,J-T图分析获得的临界裂纹尺寸是偏于保守的,当外加载荷较小时,这种保守性较小,但当外加载荷较大时,J-T图引起的保守可能高达40%左右。

LBB在蠕变温度以上核级管道设计中的应用

LBB(Leak-Before-Break)技术是保证核反应堆结构安全和可靠的一种重要分析方法。对于在蠕变温度以上高温堆(如快堆)的核级管道,运用LBB分析时应考虑疲劳和蠕变对裂纹扩展的影响。本工作以法国规范RCC-MR的A16为基础、以快堆余热排放系统的一段管道为研究对象进行LBB分析,总结出一套运用于蠕变温度以上核级管道安全分析的LBB方法。经计算得到,在蠕变温度以上,蠕变对裂纹扩展的影响较大。经验证,该管道符合LBB技术对于裂纹稳定性及泄漏量可探测性的条件,满足从开始泄漏到裂纹失稳的时间要求。

LBB概念在多面壳体胀球上的应用

单曲率多面壳体胀球工艺采用拼装焊接单曲率拼瓣成封闭壳体然后胀形制造球形容器 ,具有良好的发展前景。本文试图利用LBB概念解决该工艺加载过程中的安全问题 ,其基本思想是控制胀形加载速率 ,使压力介质进入多面壳体的速率小于压力介质 ,从而满足LBB准则的裂纹泄漏的速率。初步的研究结果表明该方法是可行的。

LBB对材料性能的要求

回顾了破前漏(LBB)的发展历史,并分析了LBB在中国的应用前景。分析了关于材料断裂韧性不同的表达方法和测量方法。根据不同国家的实践,分析了LBB对材料性能的要求。

基于LBB准则的高压气瓶安全性评估

为了解决含裂纹类缺陷高压气瓶后续安全使用问题,基于压力容器先漏后断(leak-before-break, LBB)失效理论,对某型高压气瓶进行了LBB设计校核,并利用压力循环试验对该气瓶瓶体存在预制临界尺寸裂纹条件下的安全性进行了验证分析。研究结果表明:当裂纹深长比大于0.5时,高压气瓶设计满足LBB条件;当深长比小于0.5时,在一定条件下,该型高压气瓶实际破坏形式仍为先漏后断,证明了该高压气瓶设计、制造的安全可靠性。

LBB在AP1000技术中的应用

压水堆核电厂的设计基准事故定义为主管道双端断裂,这一假设过于保守.管道的失效方式往往是先出现破口而后再泄漏,即所谓的先漏后破(Leak Before Break,简称LBB),而不是双端断裂.LBB准则是防止核电厂压力管道发生灾难性破裂事故的重要评定准则.本文介绍了LBB评定技术在国外的发展情况和意义,阐述了LBB在AP1000核电厂中的应用情况及LBB评价的理论基础.

破前漏分析的一种工程化方法——LBB.NRC方法

介绍了破前漏分析中的一种方法——美国的LBB．NRC方法。该方法是一种较为工程化的适用于对承压管道进行破前漏分析的方法。所采用的算例是俄罗斯设计的高温气冷堆GT-MHR的水平连接壳。同时介绍了气体介质泄漏率的一种计算方法。

核电管道LBB裂纹张开面积和泄漏率计算程序开发

在核电管道LBB设计和评定中,裂纹张开面积(COA)和泄漏率是需要计算的重要参数。而裂纹张开位移(COD)是计算COA的基础。为了提高COD,COA和泄漏率的计算精度和效率,需要采用改进的计算方法并实现程序计算。基于增强参考应力法(ERS)的COD计算方法,开发了LBB分析中计算环向穿透裂纹管道的COA和泄漏率的计算程序。所开发的程序可以直接输入材料的真应力—真应变关系数据计算,并适用于单纯拉伸载荷、弯曲载荷及拉/弯复合非比例加载三种载荷情况,拓宽了现有计算方法的局限性。通过程序计算结果与有限元计算结果和文献中管道试验结果的对比分析,验证了计算程序的准确性。

含裂纹核级管道三维有限元分析与LBB评定

三维裂纹仿真分析和防断裂设计问题一直是断裂理论和工程应用研究的主要课题。管道系统是核动力工程中的关键部件。运用三维有限元分析软件ANSYS和裂纹分析专用程序Franc3D,针对中国实验快堆(CEFR)一段余热排放系统中的含裂纹管道进行了三维裂纹仿真模拟分析和LBB(Leak-Before-Break)评定。快堆管道工作时处于高温状态,因此,采用适用于高温环境下的材料和法国结构安全设计规范RCC-MR.A16标准文件。研究的管道材料为9Cr1Mo钢的改良型——T91/P91管材,分析模型为含裂纹的三维结构,且包括管道高温工况和蠕变效应。仿真计算结果表明,针对所研究的工况,蠕变较疲劳对三维裂纹扩展的影响更大。采用T91钢的管路系统能够满足相关规范中的LBB设计准则。该研究为快堆管道选材、含缺陷管道安全评估和高温完整性评定提供设计参考。

LBB泄漏监测系统在三代压水堆核电厂的应用研究

LBB(Leak-Before-Break)技术是保证核反应堆结构安全和可靠的一种重要分析方法 ,广泛应用于三代核电堆型中。该技术降低了核电厂设计、建造及维护的复杂性,提升了核电厂的经济性。本文对LBB技术在三代核电堆型中的应用情况进行了研究,并对各堆型中基于LBB技术的泄漏监测系统的原理、技术特点及性能指标进行了介绍和分析。最后,对各种探测技术进行了总结。

含环向穿透裂纹管道LBB裂纹扩展稳定性计算程序开发

在管道LBB设计和评定中,J积分和裂纹扩展稳定性的计算过程复杂,为提高计算精度和效率,需采用改进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强参考应力法(ERS法)的J积分计算和J积分稳定性评定图法,开发LBB裂纹扩展稳定性计算程序,此程序可计算含环向穿透裂纹管道的LBB失稳载荷和临界裂纹长度。所开发的程序实现了单纯拉伸载荷、弯曲载荷及拉弯复合非比例加载下的裂纹扩展稳定性计算,并提供了两种材料真应力-真应变关系参数的输入计算方法,拓宽了现有计算方法的局限性。通过有限元计算结果和文献中管线试验结果与程序计算结果的对比分析,验证了计算程序的准确性。

破前漏(LBB)分析方法在钠冷快堆管道分析中的应用探讨

采用破前漏(LBB)分析方法,对中国实验快堆余热排放系统中间回路进行断裂力学分析。假设在其受力最严重的管段,反应堆运行前已存在一个贯穿裂纹,根据系统寿期内的运行工况,运用J积分撕裂模量汇交方法,求出在综合最恶劣工况(即合成出包络工况)下裂纹的临界长度;通过Paris公式求出该裂纹在交变载荷作用下的稳定扩展量;利用CASTEM2000程序建立力学模型,分别求出包络工况下寿期末裂纹和临界裂纹的张开面积。结果证明,该管道在其寿期内可能出现的最大裂纹张开面积小于(DT)/4(D为管道直径,T为管壁厚)。