Файл: Ривкин, Е. Ю. Прочность сплавов циркония.pdf

Т а б л и ц а 6.14

Результаты испытаний образцов с центральной трещиной из сплава Z r— 2,5% Nb

Напряжения в нетто-сечении образцов с центральным над­ резом превышают предел текучести материала уже при страгивании трещины и приближаются к пределу прочности. Перед вершиной надреза или трещины в процессе нагружения обра­ зовывались отчетливо видимая зона утяжки — пластической деформации. Трещина после страгивания в образцах в исход­ ном состоянии намного продвигалась вперед, и затем разруше­ ние происходило по плоскостям скольжения.

Из табл. 6.14 следует, что раскрытие трещины в момент ее страгивания практически не зависит ни от типа образца, ни от длины трещины.

Е. Ю. Ривкиным и А. М. Весниным были проведены также испытания при комнатной температуре труб из Zr—2,5% Nb диаметром 63 мм с толщиной стенки 4 мм при нагружении внутренним давлением. Механические свойства труб, отожжен-

147

с центральным продольным сквозным надрезом с радиусом в вершине 0,06—0,08 мм. Для уплотнения внутрь образца в зоне надреза вставляли пластину из нержавеющей стали толщиной 0,5—1 мм, а сверху приклеивали герметизирующую резину тол­ щиной 3—4 мм. Раскрытие трещины измеряли с помощью дат­ чиков— скоб, прирост длины трещины'— с помощью проволоч­ ных датчиков последовательного разрыва. Результаты испыта­

между разрушающим напряжением и критической длиной тре­ щины. Здесь же для сравнения приведены подобные зависи­ мости для циркалоя-2, а также расчетная кривая для сплава

Zr — 2,5% Nb.

Из полученных зависимостей следует, что раскрытие тре­ щины, соответствующее моменту ее страгивания, практически не зависит от длины трещины и составляет 0,52—0,65 мм. Это зна­ чение достаточно близко к величине раскрытия трещины, полу­ ченной при испытаниях как термообработанных листовых образ­ цов с надрезом, так и труб вдоль направления прокатки, и равно 0,43—0,6 мм. Эти данные свидетельствуют о возможности использования раскрытия трещины в момент начала ее движе­ ния для оценки склонности материала к разрушению.

Сопротивление разрушению труб из сплава Zr — 2,5% Nb ниже, чем из циркалоя-2, хотя все же находится на достаточно высоком уровне. В процессе нагружения трещина практически не растет, а только притупляется. Разрушение происходит в зоне концентрации напряжений в углах притупившейся трещины и имеет вязкий характер.

Рассмотрим вопросы расчета разрушающих напряжений в трубах из циркониевых сплавов. Напряженное состояние в вер­ шине трещины в цилиндрической оболочке отличается от на­

148

Глава седьмая

УСТОЙЧИВОСТЬ ОБОЛОЧЕК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Оболочки тепловыделяющих элементов (твэлов) из цирко­ ниевых сплавов при эксплуатации нагружены наружным давле­ нием. Давление внутри твэлов может возникать вследствие выделения газообразных продуктов деления, но во всех случаях существует период времени, в течение которого в оболочке дей­ ствуют напряжения сжатия от избыточного наружного давления и, следовательно, имеется опасность потери устойчивости.

Если наружное давление меньше критического, вызываю­ щего потерю устойчивости, то мгновенной потери устойчивости не произойдет, но опасность потери устойчивости со временем

ки) цилиндрических оболочек правильной геометрической фор­ мы (без учета овальности), предложенную в работе [24] с учетом поправок, предложенных Д. А. Хавлом [96], для случая нагружения в упруго-пластической области.

В соответствии с этой схемой расчетную область определения критических давлений Рщ, или соответствующих критических напряжений a KV = P Iq>R /s , где s — толщина цилиндрической обо­ лочки, следует разбить на три зоны, как показано на рис. 7.1.

Взоне /, ограниченной величиной критического напряжения

воболочке, равной пределу пропорциональности материала

оболочки, 0ПЦ (сткр^сгпц) критическое давление определяется по формуле

Е

(7.1)

4(1 — v2)

где Е — модуль упругости; v — коэффициент Пуассона.

150