Деформации радиационного

от деформации ползучести:

В [19] показано, что холодная пластическая деформация не меняет качественной картины развития разрушения в стали, т.е. в эксплуатационных условиях разрушение происходит порообразованием. Однако количественные характеристики поврежденное™ исходного и деформированного металла заметно отличаются друг от друга. Так, в металле с феррито-карбидной структурой при ползучести в области температур 560—600 °С в деформированном состоянии первые поры появляются при меньшей деформации ползучести, чем в недеформированном металле.

При прогнозировании следует отдавать предпочтение методам, предусматривающим не только оценку отдельных характеристик жаропрочности, но и возможность аналитического описания процесса ползучести в целом. В этом случае возникает ряд преимуществ: возможность построения первичных кривых ползучести и изохромных кривых для разных временных баз, включая заданный ресурс, которые необходимы для расчета на прочность с учетом ползучести [54], оценивать релаксационную стойкость материала (без проведения специальных испытаний), от которой зависит способность нивелирования напряжений в зонах концентрации, и рассчитывать долговечность по заданной величине деформации ползучести, т. е. оценивать степень исчерпания заданного срока службы по величине накопленной деформации ползучести.

всех коэффициентов позволяет получить для каждой точки кривой исследуемого режима (er0=const, 7'=const и fo=const) величины деформации ползучести и соответствующего времени:

На рис 3.10—3.12 представлены первичные кривые ползучести и соответствующие расчетные по уравнению типа (3.9) для температур 540 и 565 °С. При напряжении 220 МПа испытано три образца, расчетная кривая занимает промежуточное положение ( 3.10), при напряжении 160 МПа ( 3.11) продолжительность испытаний превышала 18000 ч. Из рисунка видно, что расчетная кривая в полной мере отражает рост деформации ползучести во времени. При 565 °С и 73 МПа ( 3.12) длительность испытаний превышала 5000 ч, расчет по уравнению (3.5) и в этом случае дал вполне удовлетворительное соответствие эксперименту.

На 3.17 сплошными линиями обозначены части экспериментальных кривых, использованных при определении коэффициентов уравнения состояния (3.15), штрихпунктирными линиями — дальнейшее нарастание деформации ползучести, штриховыми — соответствующие кривые ползучести.

регулярный контроль за процессом роста деформации ползучести при ревизиях турбины.

вать процесс накопления деформации ползучести во времени. С этой целью для указанных режимов работы роторов рассчитаны по две кривые ползучести для каждого напряжения.

Оценивая результаты расчета, следует иметь в виду, что партия металла стали Р2М, по испытаниям которой определены коэффициенты уравнения (3.16), по характеристикам прочности отличалась от среднемарочных значений пониженным сопротивлением деформированию. Поэтому небольшое превышение расчетной деформации ползучести по сравнению со средними результатами эксплуатационных измерений вполне естественно. Следовательно, можно считать, что результаты расчета являются хорошим подтверждением надежности прогноза с использованием уравнений состояния типа (3.7).

Неоднородность жаропрочных свойств по сечению поковки может отражаться на деформации ползучести отдельных роторов, что проявляется значительным разбросом результатов эксплуатационных измерений [71]. Поэтому необходимо располагать среднемарочным уравнением состояния стали в целом с определением границ полосы разброса, построенной для заданной вероятности.

В координатах относительное время — логарифм деформации ползучести кривые ползучести на большей части времени испытания можно аппроксимировать двумя отрезками прямых АВ и АС ( 3.23).

Дозная зависимость радиационного роста. Первые экспериментальные наблюдения обнаружили линейную зависимость деформации радиационного роста урановых образцов до дозы облучения. Это дало основание Пейну и Киттелу [61 высказать предположение о том, что коэффициент радиационного роста является константой, которая зависит только от совершенства кристалла и температуры облучения. Однако, как выяснилось в ходе дальнейших

На 111 показано изменение деформации радиационного роста поликристалла а-урана с ярко выраженной текстурой [0101 в зависимости от глубины выгорания [211. Наклон кривой в каждой точке характеризует мгновенное значение коэффициента радиа-

111. Экспериментальная зависимость деформации радиационного роста поликристаллического образца а-урана от глубины выгорания Р (Гобл~40сС)[21]

Нестабильность радиационно-индуцированных изменений размеров урановых образцов, облученных малыми дозами, проявляется также в эффекте возврата деформации радиационного роста при послерадиационном отжиге. Величина возврата зависит от степени совершенства кристаллов. На 115 приведены данные из работы [11] по возврату деформации радиационного роста вследствие послерадиационного роста, прошедшего в результате после-радиационного отжига двух различных образцов, облученных до выгорания 3 • 10~б. Согласно этим данным, отжиг вплоть до 500 К после облучения от 10 до 20 К вызывает менее 7% возврата для монокристаллических образцов и около 16% для поликристаллов. Наблюдающееся различие в величинах возврата авторы [11] связывают с различной исходной концентрацией дислокаций и других

115. Возврат деформации радиационного роста урановых образцов при изохронном отжиге после облучения [И]:

Сведения о дозной зависимости радиационного роста циркония ограничены и отчасти противоречивы. В работе [5] исследовалась дозная зависимость радиационного роста сплава циркаллой-2. Было обнаружено, что деформация радиационного роста образцов подчиняется зависимости вида (Ф()" в температурной области от —196 до +280° С. На 116 и 117 приведено изменение деформации радиационного роста и расчетного значения коэффициента роста G как функции от дозы нейтронов для различных температур облучения. При Гобл = 196ч-80° С п = 0,4; для 280° С п = 0,7. В работе [12] содержатся сведения о том, что деформация радиационного роста сплава циркаллой-4 при 300° С пропорциональна корню квадратному из потока нейтронов. Из экспериментальных данных, приведенных в обзоре [2], также следует, что радиационный рост циркония характеризуется нелинейной затухающей зависимостью от дозы облучения.

1 18. Зависимость деформации радиационного роста урана от дозы облучения [14]:

ятельство следует учитывать при анализе экспериментальных данных по радиационному росту а-урана при малых дозах облучения, поскольку в остальных случаях могут быть сделаны ошибочные заключения, обусловленные нестационарностью и нестабильностью роста на начальной стадии. В качестве общей тенденции в поведении моно- и поликристаллов а-урана под облучением можно отметить, что различие в деформации радиационного роста урановых образцов, связанное с начальной стадией, сглаживается при увеличении дозы облучения. На 118 приведены экспериментальные данные, полученные Бакли [14]. Начальный коэффициент роста G равен примерно 10 в хорошо обработанном и отожженном монокристалле (кривая 3), 250 — в псевдомонокристалле (кривая 2) и более 10* — в слегка деформированном псевдомонокристалле (кривая 1). Исходя из этих результатов Бакли заключает, что измерение среднего коэффициента роста после 1019 дел/см3 (Р ~ Ю"4) является хорошим приближением к стационарному состоянию, когда коэффициент роста можно считать независящим от глубины выгорания.

Влияние скорости деления на радиационный рост а-урана, При низких температурах облучения (ниже 300° С) опубликован ные данные свидетельствуют об отсутствии заметного влияния скорости деления на коэффициент радиационного роста урана. Так, согласно экспериментальным данным, приведенным в работе [14], изменение скорости деления на два порядка величины в интервале 75—250° С практически не изменяет величину установившегося значения коэффициента радиационного роста урановых образцов. К аналогичному заключению можно прийти на основании результатов работы [15]. Поликристаллический образец а-урана облучался при температуре 4,6 К в условиях, когда плотность нейтронного потока изменялась от 3 • 10П н/см2 • с до 1,54-1013 н/см2 • с. Зависимость деформации радиационного роста этого образца от глубины выгорания приведена на 119. Экспериментальные точки расположены на гладкой кривой, что соответствует отсутствию влияния скорости деления, иначе в моменты изменения интенсивности потока на кривой должны были бы наблюдаться изломы.

Влияние температуры облучения на радиационный рост циркония, исследованное в основном на отожженных образцах, незначительно в большом интервале температуры облучения. Сравнение деформации радиационного роста при четырех отличающихся температурах в области от — 196 до 280° С показывает, что минимальная и максимальная скорости роста различаются не более чем в четыре раза [5]. Оценка температурного эффекта в общем случае осложняется наличием дозной зависимости радиационного роста. Как отмечается в работе [17], даже в отожженных образцах могут

особенно железа, напротив, приводят к увеличению коэффициента роста. Тем не менее, несмотря на то что результаты этих экспериментов свидетельствуют о наличии заметного влияния легирования на скорость деформации текстурированных поликристаллов урана под облучением, авторы [19] не считают возможным связать наблюдаемые эффекты с влиянием примесей на процессы, контролирующие радиационный рост а-урана. Существенным обстоятельством, затрудняющим, по их мнению, однозначную интерпретацию полученных результатов, является то, что данный эксперимент был проведен на поликристаллических образцах без должного учета дополнительных факторов, связанных с межзеренным взаимодействием в процессе облучения. Действительно, в рамках модели индексов роста оценка влияния легирующих добавок на коэффициент радиационного роста урана в направлении [010] на основе экстраполяции результатов, полученных для поликристаллических образцов, предполагает отсутствие эффектов межзеренного взаимодействия. Однако легко показать, что величина приспосабливающей пластической деформации кристаллов в поликристаллическом агрегате, по крайней мере, не меньше измеряемой деформации радиационного роста образца (при глубине выгорания порядка 10~3 пластические деформации могут составлять десятки процентов) и, скорее всего, должна изменяться от сплава к сплаву.