ADIMEW Heterogén hegesztett kötés integritásának értékelése BAY-LOGI Szávai Szabolcs Lenkeyné Biró Gyöngyvér
EU5 ADIMEW projekt az európai nukleáris iparban használatos szerkezetintegritást értékelo eljárások pontosságának és konzervativizmusának értékelése a heterogén hegesztett kötésekben eloforduló felületi kerületmenti repedés viselkedésének és veszélyességének értékelése. egy unikális, négypontos hajlító vizsgálat végrehajtása repedéssel rendelkezo, valós méretu hegesztett szerkezeten, a valós üzemeltetési körülményeknek megfelelo.
Heterogén hegesztett kötés mesterséges felületi repedésszerű hibával
A vizsgált szerkezet felépítése 1 316 L Ausztenites csoszakasz, 2 A 508 Ferrites csoszakasz, 3 308 L WM Heterogén hegesztett kötés, 4 Toldalék csoszakaszok mint hajlító karok (E=206 Gpa, ν=0.3), 5 A toldalék és az ausztenites szakasz közti hegesztés (E=206 Gpa, ν=0.3), 6 - A toldalék és a ferrites szakasz köztihegesztés (E=206 Gpa, ν=0.3)
1100 Anyagok valódi feszültség-alakváltozás diagrammja, 300 C (VTT_2) 1000 900 800 Seq (MPa) 700 600 500 400 300 200 100 0 B A508, 300 C_VTT2 316L, 300 C_VTT2 WM, 300 C_VTT2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Eps_p
A vizsgált szerkezet és a projektben részvevo kutatók
A szerkezetvizsgálati elrendezés Fűtőegységek Fűtőegységek D Támaszok távolsága : 7m Terhelés távolsága: 3m Maximális terhelés hengerenként: 2000 kn Maximális hengerelmozdulás: 1 m
A Szerkezetintegritás Osztály szerepvállalása A hibatő lekerekítési sugarának és a bemetszés elhelyezkedésének hatása a szerkezetvizsgálat eredményére A heterogén hegesztett kötések különböző anyagi paraméterei (mint pl. folyáshatár, keményedési kitevo, J Ic, stb.) változásának hatásának elemzése a törésmechanikai vizsgálatokhoz használt próbatest geometriával illetve a valós vizsgálandó szerkezet geometriájával elvégzett végeselemes számításokkal. Adimew és a VVER anyagok alkalmazásának összehasonlítása a vizsgált szerkezetre.
Törésmechanikai vizsgálat Felrakóhegesztés ER Ni Cr 3 Elektródával CT JE 25 300 C-on J, kn/m 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Próbadarab. No. 2. 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 a-corr, mm
First conclusions specimen experiments The lower toughness value was obtained for Spec. No. 4 - defect was closer to the fusion line (appr. 130 kn/m) When the defect was farther from the fusion line, the toughness increased significantly (for Spec. No. 2: appr. 290 kn/m) For sharper defect the toughness was lower (for Spec. No. 1.: appr. 240 kn/m)
Törésmechanikai próbatestek végeselemes modellezése 19 s 10 25 50 62,5 308 L; WM Előrepesztett Bemetszett 60 StressCheck 6.1 A 508 R
A próbatestben ébredo feszültségek és alakváltozások (60kN) R y A508 R y WM
A hibato geometriájának hatása a CMOD-ra és toben lévo alakváltozásra 0.002 Előrepes ztett R=0,1mm 0.007 COD-Load (pre-cracked specimen) CMOD [m] 0.001 R=0,2mm Mért; R=0,2 mm-re COD [m] 0.006 0.005 0.004 0.003 s=0,5 mm Fusion-Crack s=2 mm A508 WM 0.002 0.000 0 10000 20000 30000 40000 Terhelés [N] Eeq Eeq(max)-Terhelés; s=2 mm 10 9 8 Előrepes ztett 7 R=0,1 mm 6 R=0,2 mm 5 4 R=0,5 mm 3 2 1 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Terhelés [kn] 0.001 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Load [kn]
J-integrál Integrálási sugár: 6 mm 1.40E+05 1.20E+05 1.00E+05 J-integral 8.00E+04 6.00E+04 4.00E+04 Precraced R=0,1 mm R=0,2 mm 2.00E+04 0.00E+00 0.00E+0 0 1.00E+0 4 2.00E+0 4 3.00E+0 4 4.00E+0 4 5.00E+0 4 Lo ad [N]
J-integrál Integrálási sugár : 0,5-6 mm J-integral values with different integration radius 7.00E+04 6.00E+04 j-interg ral value 5.00E+04 4.00E+04 3.00E+04 2.00E+04 1.00E+04 4.9689E-04 9.9724E-04 1.9925E-03 2.9991E-03 3.9850E-03 4.8754E-03 5.9808E-03 0.00E+00 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Lo ad [N]
A valós szerkezet végeselemes Fűtőegységek vizsgálata a cso vizsgált szakasza 300 C-ra hevítve Fűtőegységek a toldalék karok közelítoleg szobahomérsékleten maradtak bemetszést nem a szimmetriasíkban, hanem attól D=285 mm-re (nem ero, D hanem elmozdulás vezérelt berendezés miatt) Támaszok távolsága : 7m modellezés szempontjából a támaszok merevnek tekinthetok terhelohengerek alakváltozását Terhelés távolsága: 3m rugómodellként vettük figyelembe Maximális terhelés hengerenként: 2000 kn Maximális hengerelmozdulás: 1 m
Terhelések és megfogások Ram displacement without downloads 180 160 Ram displacement [mm] 140 120 100 80 60 40 20 0 DV1 DV2 0 3 6 9 12 15 18 21 24 7000 3000 d=285mm Steps Support collar Support collar Notch Pulling collars
Hőmérsékleteloszlás a cső mentén G. Martin Test Quick Look Report. EDF R&D; MMC / MMS 300 250 External - Bottom External - Top 200 Temperatures ( C) 150 100 50 - -5000-4000 -3000-2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 Position on the mock-up (mm) Mock-up at 300 C Arms at room temperature
A végeselem háló és számított egyenértéku feszültségek Elemszám: 35157 Csomópontszám: 42131 CMOD mérés, 10 mm-rel a felület felett
Különböző finomságú hálók összeillesztése/ragasztása
Mért és számított erőelmozdulás terhelő nyomaték CMOD görbék Terhelő erő [kn] Mé rt é s s zám ított te rhe lő erő -elmozdulás görbék a hengereken 1400 Measured and Calculated CMOD-Force Curves 1200 1000 800 600 400 200 0 Ram Force [kn] 1400 1200 1000 FV1_FEM FV2_FEM 0 50 100 150 Henger elmozdulás [mm] Mért és számított nyomaték-cmod diagramm 800 600 FV1_Mért FV2_Mért 2.2 2 FV1_FE 1.8 400 FV2_FE 1.6 200 FV1_Measured1.4 FV2_Measured1.2 0 1 0 0.5 1 1.5 20.8 2.5 3 3.5 0.6 CMOD O3 [mm] 0.4 0.2 0 Nyo maték [MNm] FEM Mé rt 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 CMOD O3 [m m ]
VVER típusú reaktorban található heterogén hegesztett kötés anyagadatai R m (MPa) R p0.2 (MPa) 08KH18N12T Ausztenites acél Homérséklet 20 C Homérséklet 350 C A 5 Z KCU 2 Keménys R m R p0.2 % % J/cm 2 ég (MPa) (MPa) HB 509 196 40 55 167 15H2MFA Ferrites acél 539-735 431 14 50 78 490 392 EA400/10T Hegesztési varrat anyag 539 343 25 30 88 441 245
Adimew és VVER anyagok esetén a terhelőerő-elmozdulás illetve nyomaték CMOD görbék Adime w and VVER anyagok e s te té n az erő -e lm o zdulás g ö rbé k 1400 Terhelő erő [kn] 1200 1000 800 600 400 200 0 FV1_VVER FV2_VVER FV1_Adime w FV2_Adime w 0 50 100 150 200 Henger elmozdulás [mm] Mo m e n t [MNm ] 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 CMOD-Nyomaték g örbék Adimew é s VVER anyagoknál CMOD_Nyomaték_VVER CMOD_Nyomaték_Adimew 0,2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 CMOD [m m ]
Summary and conclusions post test Post test FE analysis of the test arrangement has been performed Due to the complex geometry huge number of elements and nodes were generated Results have been compared with the test at some selected points Ram-force CMOD diagram was in good agreement with the calculation