Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế và Kinh nghiệm Dịch vụ Creep-Fatigue Nhiệt Độ Cao
Tóm tắt
Các lò phản ứng phân hạch thế hệ IV và tương lai sẽ phát triển các khái niệm nhiệt độ cao hiệu quả hơn, trong đó hiệu suất của vật liệu dưới tác động của creep-fatigue là chìa khóa cho thành công. Bài báo này trình bày các kết quả thí nghiệm mở rộng thu được từ các thử nghiệm creep, fatigue và creep-fatigue trên các vật liệu cấu trúc chính được giữ lại cho các khái niệm này, cụ thể là: thép không gỉ loại 316L(N), thép martensitic Modified 9Cr-1Mo thông thường và các dẫn xuất có độ kích hoạt thấp của nó như thép Eurofer, cùng với các cấp độ tiên tiến hơn được gia cố bằng phân tán oxit. Kết quả cho thấy các khuyến nghị hiện có trong các mã thiết kế đủ khả năng bao quát thiệt hại riêng lẻ do creep hoặc fatigue nhưng thường không đáp ứng được dưới tác động kết hợp của creep-fatigue. Điều này phần nào là do những khó khăn trong việc tái tạo điều kiện sử dụng trong phòng thí nghiệm. Trong bài báo này, các kết quả từ các thử nghiệm trên các thành phần được tháo ra từ lò phản ứng, sau thời gian sử dụng dài, được sử dụng để tinh chỉnh các khuyến nghị trong mã. Sử dụng đánh giá kết hợp như trên, kết luận rằng có sự tự tin cao trong việc dự đoán thiệt hại creep-fatigue cho các thép không gỉ austenitic. Đối với các thép martensitic, các hiệu ứng của sự làm mềm chu kỳ và sự thô sơ của cấu trúc vi mô trong suốt tuổi thọ fatigue cần được xem xét nhiều hơn trong các khuyến nghị về creep-fatigue. Trong phát triển lâu dài các cấp độ ferritic/martensitic được gia cố bằng phân tán oxit với cấu trúc vi mô ổn định và không có hiện tượng làm mềm chu kỳ, xuất hiện hứa hẹn miễn là các vấn đề liên quan đến chế tạo và sự giòn của chúng được giải quyết.
Từ khóa
#Creep-Fatigue #thép không gỉ #thép martensitic #phân tán oxit #thiết kế nhiệt độ caoTài liệu tham khảo
A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems, GIF-002-00, Issued by the U.S. DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee and the Generation IV International Forum, December (2002).
D. Maisonnier, I. Cook, P. Sardain, L. Boccaccini, L. Di Pace, L. Giancarli P. Norajitra, A. Pizzuto “DEMO and fusion power plant conceptual studies in Europe”; Fusion Engineering and Design, 81(2006) S.1123–30
F. Carre and J-P. Serpantilé, “Synergies Between Fission and Fusion Nuclear Energy”, SFEN – Aix-en-Provence, January 22–24 (2007).
T. Ihli, L. Giancarli , S. Konishi, S. Malang, F. Najmabadi, A.R. Raffray, A. Sagara, Y. Wu, “REVIEW OF BLANKET DESIGNS FOR ADVANCED FUSIONREACTORS”, ISFNT-8, Heidelberg, Germany, Sept. 30–Oct. 5 (2007).
A. Kohyama, F. Tavassoli, S. Zinkle, F. Carré, P. Billot, “Overview of Materials R&D for Fusion and Gen-IV”, ICFRM-13, 4–9 Dec. (2007), Nice, France
A-A. F. Tavassoli, “Assessment of Austenitic Stainless Steels”, Fusion Engineering and Design, 29 (1995) 371–390.
C. Picker (UK), W. Dietz (D) and A-A. Tavassoli (Fr), “European Materials Programme, Highlights and Progress” Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles, Oct. 28–Nov. 1 (1991), Kyoto, Japan.
J-L. Séran, P. Billot, G. de Dinechin, L. Forest, M.T. Cabrillat, O. Ancelet, D. GGaude-Fugarolas, Y. de Carlan, D. Pierron, B. Riou, “Development of 9–12Cr Martensitic Steels for Future Nuclear Systems: Weldability Studies, Mechanical Characterization and Specification Improvements”, Proceedings HTR2006: 3rd Int. Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology, Oct. 1–4, 2006, Johannesburg, South Africa.
J-F. Salavy, L.V. Boccaccini, G. De Dinechin, E. Diegele, L. Giancarli, R. Lässer, W. Lins, H. Neuberger, Y. Poitevin, Y. Stephan, G. Rampal, E. Rigal, “Ferritic-Martensitic Steel Test Blanket Modules: status and future needs for design criteria requirements and fabrication validation”, ICFRM 13, 4–9 Dec. (2007), Nice, France
R. Lindau, A. Moeslang, M. Rieth, M. Klimiankou, E. Materna-Morris, A. Alamo, A-A. F. Tavassoli, et al, “Present development status of Eurofer and ODS-Eurofer for application in blanket concept”, Fusion Engineering and Design, vol. 75–79, Nov. (2005), pages 989–996, Proceeding of the 23rd Symposium of Fusion Technology
A-A. F. Tavassoli and J-L. Séran, “ODS Ferritic Steels for Fuel Cladding”, EFDA Emerging Technology: Fusion Materials Science and Technology Topical Group – Research Project: Nano-Structured ODS Ferritic Steel Development Meeting, Garching, Germany, 21–22 Jan. (2008).
H. Breitling, E. Stärk, V. B. Livesey, M. Mottot and A-A. F. Tavassoli, “Evaluation of Creep-Fatigue Behaviour of Austenitic Stainless Steels”, Structural Mechanics In Reactor Technology (SMIRT-12), BG12/2, Stuttgart, 15–20/08/93.
B. Fournier, M. Sauzay, C. Caïs, M. Noblecourt, M. Mottot, L. Allais, I. Tournie, A. Pineau, “Creep-fatigue interactions in a 9%Cr-1%Mo martensitic steel - Part I : mechanical tests results”, Metallurgical and Materials Transactions A21 February (2008) (in press).
A-A. F. Tavassoli, M. Mottot et P. Pétrequin, “Sequential Creep-Fatigue Interaction in Austenitic 316L-SPH Stainless Steel”, IAEA Specialist meeting on load and time dependent material performance other than irradiation, IAEA-IWGFR-RRPC, F. Gillemot., Edit. Budapest, 28–30 Jan. 1986, Budapest (1987). Also in J. of Theoretical & Applied Fracture Mechanics, 10 (1988) 49–57
I. Bretherton, J. Wareing, A-A. F. Tavassoli, M. Mottot, “Fatigue and creep-fatigue failure in wrought modified 9Cr-1Mo ferritic steel”, CEC, AEA Report 1997–0539
E. Haney, F. Dalle, M. Sauzay, L. Vincent, L. Allais, I. Tournié, B. Fournier. “Macroscopic results of long-term creep on modified 9Cr-1Mo steel (T91)”, Mat. Sci. Engineering A, (2008) (to appear)
C. Escaravage, V. B. Livesey, D.S. Wood, H. Breitling, M. Mottot and A. A. Tavassoli (Fr), “Low Cycle Fatigue of Austenitic Welds, Analysis of Collected Data” CEC Study Contracts RA1-0118F et RA1-0127F, Final Rep. EUR 14408 EN, ISSN 1018–5593 (1993).
V. B. Livesey, H. Breitling, E. Stärk, M. Mottot and A. A. Tavassoli, “Evaluation of the Effect of Creep on the Fatigue Endurance of Austenitic Weld Metals and Implication to Design”, CEC Study Contract 0180-UK, Rapport AEA Technology, oct. (1994).
M. Sauzay, M. Mottot, L. Allais, M. Noblecourt, I. Monnet, J. Périnet, “Creep-fatigue behaviour of an AISI stainless steel at 550°C”, Nuclear Eng. & Design 232 (2004) 219–236
“Residual properties of in service aged stainless steels”, European Study Contract RA 93–229, prepared by CEA (France) and AEA (UK) (1993).
A-A. Tavassoli, “Assessment of Martensitic Steels for Advanced Fusion Reactors”, Session E08: Advanced Reactor Concepts, Structural Mechanics In Reactor Technology (SMIRT-13), Porte Alegre, 13–18 août (1995).
A-A. F. Tavassoli, “Fusion Demo Interim Structural Design Criteria (DISDC), Appendix A Material Design Limit Data: A3.S18E Eurofer Steel” TW5-TTMS-005-D01, Dec. (2007).
L. Boulanger, A. Bisson et A-A. Tavassoli, “Labyrinth Structure and Persistent Slip Bands In Fatigued 316 Stainless Steel”, Phil. Mag. A, 1985, v. 51, No. 2, pp. L5 - L11.
C. Déprés, C.F. Robertson et M.C. Fivel, “Low-strain fatigue in AISI 316L steel surface grains: a 3D discrete dislocation dynamics modelling of the early cycles I- Dislocation microstructures and mechanical behaviour”, Philosophical Magazine, Vol. 84, No. 22, pp. 2257–2275 (2004).
A-A. F. Tavassoli, B. Fournier, M. Sauzay, “High temperature creep-fatigue design”, 5th International Conference on creep, fatigue and creep-fatigue interaction”, Sept. 24–26, (2008), IGCAR, Kalpakkam, India.
B. Fournier, “Fatigue-Fluage des aciers martensitiques à 9–12% Cr: Comportement et Endommagement”, Ph.D. Thesis, Rapport CEA-R-6161, ISSN 0429 – 3460, Nov. (2007).
B. Fournier, M. Sauzay, C. Caeïs, M. Noblecourt, M. Mottot, A. Bougault, V. Rabeau, A. Pineau, “Creep–fatigue–oxidation interactions in a 9Cr–1Mo martensitic steel. Part I: Effect of tensile holding period on fatigue lifetime”, International Journal of Fatigue 30 (2008) 649–662
B. Fournier, M. Sauzay, C. Caeïs, M. Noblecourt, M. Mottot, A. Bougault, V. Rabeau, A. Pineau, “Creep–fatigue–oxidation interactions in a 9Cr–1Mo martensitic steel. Part II: Effect of compressive holding period on fatigue lifetime”, International Journal of Fatigue 30 (2008) 663– 676
J. Aktaa, R. Schmitt, “Creep-Fatigue lifetime prediction rules for ferritic/martensitic steels”, Final Report, Task: TW2-TTMS-005a, D4, FZK 6931, May (2004)
M. Sauzay, H. Brillet, I. Monnet, M. Mottot, F. Barcelo, B. Fournier, A. Pineau. “Cyclically induced softening due to low-angle boundary annihilation in a martensitic steel.” Mat. Sci. Engineering A, 400–401, 241–244 (2005).
Y. Takahashi, “Creep-fatigue behaviours of various alloys used in power industry and their predictability”, 5th International Conference on creep, fatigue and creep-fatigue interaction”, Sept. 24–26, (2008), IGCAR, Kalpakkam, India.
A. Moeslang, C. Adelhelm, R. Heidinger, “Innovative Materials for the Energy Technology”, nternational Journal of Materials Research, (2008)