贯穿件J形坡口焊接残余应力分析

来源：核动力工程杂志2020年第1期北京时间：

作者：林炳炽, 徐 晓, 金 挺, 孔小飞, 刘 攀, 陆文杰, 聂照宇

摘要：核电站反应堆压力容器（RPV）顶盖控制棒驱动机构（CRDM）管座J形坡口焊缝在一回路高温高压水环境下存在应力腐蚀开裂（SCC）的风险，而焊接残余应力是SCC的主要驱动力。使用二维轴对称模型有限元方法对CRDM中心管座J形坡口进行焊接残余应力分析。为了探索一种简单、高效和保守的方法，研究了热源简化、焊缝形状简化、屈服强度、相变和强化行为对焊接残余应力的影响。结果表明：双椭球热源与均匀热源得到的残余应力结果基本一致；焊缝形状由鱼鳞状简化为方块模型对焊接残余应力结果影响不大，但是与合并焊道的结果相差较大；采用低屈服强度得到的残余应力结果并不保守；在ANSYS软件中，固液相变对残余应力结果影响不大；等向强化模型的结果比随动强化模型的结果保守；在工程上，建议采用均匀热源、方块焊道模型和等向强化模型进行焊接模拟。

关键词：焊接残余应力, J形坡口, 热源, 焊缝形状, 强化行为