ITER真空容器扇区接头拼接板焊缝中最大允许缺陷尺寸的评估

《Fusion Engineering and Design》：Assessment of the maximum allowable defect size in the ITER vacuum vessel sector field joint splice plate welds

　　

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  对SS316L(N)-IG进行了热拉伸-压缩和Satoh试验。
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  RCC-MRx解析公式已更新以包含焊接残余应力。
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  提供了SS316L(N)-IG的材料属性，用于焊接模拟。
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  有限元模拟成功验证了1:1比例断裂试验。
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  ITER真空容器接头能够承受高达11.2毫米的无限缺陷。

章节摘录

ITER真空容器扇区在坑内的装配

ITER真空容器（VV）是一个环形结构，在三个水平面上设有多个开口：18个上窗口、17个赤道窗口和9个下窗口，用于等离子体加热、加料、诊断以及容器内部组件的服务通道。为便于装配，这个环形结构被分割为9个扇区，由欧洲和韩国家庭局（EUDA-KODA）制造并运往IO现场，参见图1——ITER真空容器概览。

当ITER现场开始装配阶段时，这9个扇区将需要...

单调载荷

结构分析结果表明，环向力是应力张量的主要贡献者，所有其他分量（如弯矩）均可忽略不计（数量级比环向力小10^–3）。

根据ITER VV载荷规范，这些单一载荷的组合已被用于识别正常运行/偶发运行条件（载荷类别I/II）、不太可能的载荷条件（类别III）以及极不可能事件（类别IV）[3]。

VV扇区现场接头材料

除了在[11]中描述的严酷载荷条件下对强度、疲劳抗性和足够延性的要求外，ITER VV结构材料还必须满足良好的可焊性、耐腐蚀性和真空环境兼容性的要求。ITER材料专家基于法国三代快中子增殖反应堆（Rapsodie、

1:1比例现场接头焊缝断裂试验

为了准确评估VV拼接板焊缝中缺陷的行为，其中一项试验涉及对60毫米窄间隙TIG板施加弯曲载荷，该载荷在裂纹尖端处的K_max与VV运行期间所承受的载荷等效，参见图27。

两块板在其整个宽度上于12毫米处开槽，然后通过疲劳预裂至a = 15毫米，以获得初始裂纹的构型。第三块板在20毫米处开槽，并预裂至a = 22毫米。

这两个试样...

基于RCC-MRx的断裂力学解析评估

解析方法的目标是根据RCC-MRx A16.4000汇编，确定VV扇区现场接头的最大允许缺陷尺寸（a_adm、c_adm），将VV现场接头表示为带有表面缺陷的等效“板”。

1:1比例断裂试验的有限元模拟

为验证有限元模拟方法，建议对全尺寸弯曲试验进行基准测试，该试验包括通过焊接数值模拟（WNS）估算的焊接残余应力以及不同载荷条件下的裂纹扩展。

结论

i) 从材料角度来看，主要结论如下：

单调加载下的表征（拉伸试验和/或J-R试验）显示焊缝金属存在轻微的各向异性，并且母材与焊缝金属之间的行为存在差异。

另一方面，拉伸压缩循环加载表明，经过少量硬化循环（<100）后，母材和焊缝金属均趋于表现出相似的适应行为。

此外，对母材和焊缝金属进行的Paris定律表征...

ITER免责声明

本文所表达的观点和意见不一定反映ITER组织的观点。

CRediT作者贡献声明

F. Sabourin：写作—初稿。L. Depradeux：写作—审阅与编辑。J. Delcroix：软件。A. Gravouil：监督。L. Giraudon：软件。Y. Le N?tre：软件。R. Cluzel：监督。P. Clerc：监督。M. Privalov：正式分析。A. Lee：正式分析。C. Seropian：监督。J.-M. Martinez：监督。D. Lioce：监督。A. Bonito-Oliva：监督。

F. Sabourin|L. Depradeux|J. Delcroix|A. Gravouil|L. Giraudon|Y. Le N?tre|R. Cluzel|P. Clerc|M. Privalov|A. Lee|C. Seropian|J.-M. Martinez|D. Lioce|A. Bonito-Oliva