本發明屬于金屬腐蝕與防護領域的，具體涉及一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法。
背景技術：
1、應力腐蝕開裂(scc)是核電領域300和600系列奧氏體合金管道及壓力邊界材料的劣化機理之一。以主回路上爆破閥中不銹鋼焊接接頭為例，焊接部位由于元素和結構的不連續性，以及存在焊接殘余應力/應變、元素稀釋等焊接缺陷，在反應堆高溫高壓水中長期運行期間，水化學偏離以及服役載荷的波動，都會進一步加速焊接部位發生scc失效行為。因此，亟需開發不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂敏感性的在役評價和壽命預測方法，為反應堆關鍵設備及爆破閥等不易更換設備的日常運維和老化管理提供依據。
2、目前已有針對核電主回路不銹鋼管道焊接接頭應力腐蝕開裂的實驗系統、裝置和實驗方法的相關報道，但這些報道多是對實驗系統、裝置和測試方法的介紹，重點在于通過指導開展scc實驗，產出有效的scc評價數據，缺乏scc實驗數據與設備部件在役評價的聯系，導致現場開展老化管理工作人員無法依據現有scc數據和管道焊接部位特征，有效預測主管道上焊接接頭服役壽命。此外，現有的管道應力腐蝕開裂敏感性評價和預測方法多是針對連續管道部件，未考慮焊接特性，尚無針對焊接接頭熱影響區特征的scc敏感性在役評價方法。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，該方法基于爆破閥焊接接頭熱影響區硬度和殘余應力焊接特征，建立scc實驗數據與設備部件在役評價的聯系，能夠有效保證反應堆關鍵設備及爆破閥等不易更換設備的老化管理工作開展的可行性和合理性。
2、實現本發明目的的技術方案：
3、一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，包括：
4、步驟1、對指定部位的焊接接頭模擬件解剖和制樣，進行模擬件硬度測量、金相分析、scc裂紋擴展速率測量，獲得測量結果；
5、步驟2、根據測量結果，建立裂紋擴展速率與硬度的關系曲線，以及裂紋擴展速率與載荷的關系曲線；
6、步驟3、對在役部件焊接接頭區域進行硬度檢測，繪制母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖；
7、步驟4、焊接接頭有限元結構分析、結構部件焊接部位殘余應力測量，確定熱影響區scc開裂敏感位置；
8、步驟5、根據熱影響區scc開裂敏感位置，在役部件焊接接頭壁厚，計算在役部件焊接接頭熱影響區剩余壽命，完成在役部件焊接接頭壽命預測。
9、進一步地，所述步驟1具體為：對指定部位的焊接接頭模擬件開展解剖和分析制樣，依次開展不銹鋼焊接接頭母材和熱影響區硬度測量和金相分析，并制備scc實驗試樣測量母材和熱影響區模擬服役工況下scc裂紋擴展速率。
10、進一步地，所述步驟2具體為：通過測量結果，分別對裂紋擴展速率與硬度之間的關系、以及裂紋擴展速率與應力強度因子之間的關系進行指數形式的擬合，建立裂紋擴展速率與材料顯微硬度的關系曲線，以及裂紋擴展速率與載荷的關系曲線。
11、進一步地，所述步驟2還包括：通過裂紋擴展速率與硬度的關系曲線、裂紋擴展速率與載荷的關系曲線擬合外推，獲得裂紋擴展速率的材料硬度閾值和應力閾值。
12、進一步地，所述步驟3具體為：對在役部件焊接接頭區域進行硬度檢測，以在役部件焊接接頭區域硬度檢測結果為輸入，結合裂紋擴展速率與硬度的關系曲線，繪制母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖。
13、進一步地，所述步驟4具體為：對焊接接頭進行有限元結構分析，計算得到服役載荷；采用現場無損檢測對結構部件焊接部位進行殘余應力測量，得到殘余應力；以服役載荷和殘余應力為輸入，結合裂紋擴展速率與載荷的關系曲線和應力閾值；，在母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖上確定熱影響區scc開裂敏感位置。
14、進一步地，所述步驟4包括：
15、步驟4.1、以服役載荷和焊接殘余應力場為輸入，在包含母材和熱影響區的幾何模型上進行有限元分析；
16、步驟4.2、將服役載荷產生的工作應力與殘余應力進行疊加，得到各計算單元或各節點處的等效應力/應力強度因子k分布，其中熱影響區的應力場是重點關注區域；
17、步驟4.3、用“裂紋擴展速率–應力強度因子”關系將應力場轉換為裂紋擴展速率場；依據裂紋擴展速率與載荷的關系曲線，對每一個單元的k代入該關系曲線，計算出對應的局部scc裂紋擴展速率cgr；
18、步驟4.4、按空間坐標把計算得到的cgr繪制成母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖，云圖中顏色深淺對應不同的裂紋擴展速率大小；
19、步驟4.5、結合應力閾值進行篩選判定,在得到云圖的基礎上，利用應力閾值對熱影響區進行定量篩選：
20、步驟4.6、對云圖上每個位置，檢查其等效應力強度因子是否滿足≥強度因子閾值，僅保留滿足閾值條件的區域，作為可能發生scc的有效區域；
21、步驟4.7、在這些有效區域內，再根據對應的裂紋擴展速率cgr大小進行分級，確定scc開裂敏感區；
22、步驟4.8、在母材-熱影響區范圍內識別scc開裂敏感位置；
23、步驟4.9、通過云圖確定scc開裂敏感是否位于熱影響區；
24、步驟4.10、將滿足“強度因子≥強度因子閾值且cgr達到或超過預定水平”的熱影響區區域，確定為熱影響區scc開裂敏感位置。
25、進一步地，所述步驟5具體為：采用現場無損檢測對在役部件焊接接頭進行壁厚和硬度測量；根據母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖，提取熱影響區scc開裂敏感位置的裂紋擴展速率；根據熱影響區scc開裂敏感位置的裂紋擴展速率，結合在役部件焊接接頭壁厚，計算部件貫穿失效所需時間，確定在役部件焊接接頭熱影響區剩余壽命，完成指定部位焊接接頭服役壽命預測。
26、本發明的有益技術效果在于：
27、1、本發明的評價方法，建立了scc實驗數據與在役行為評價之間的聯系，通過本發明方法能夠指導現場老化管理人員依據現有scc數據和現場無損檢測所得的管道焊接部位特征，實現主管道上焊接接頭服役壽命的有效預測。
28、2、本發明的評價方法，建立了關于焊接接頭熱影響區特征的scc敏感性評價方法，提供了一種基于焊接特征的核電主回路爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂敏感性的在役評價和定量壽命預測方法，能夠有效保障核電廠閥門以及其余關鍵部位焊接接頭運行安全。
1.一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟1具體為：對指定部位的焊接接頭模擬件開展解剖和分析制樣，依次開展不銹鋼焊接接頭母材和熱影響區硬度測量和金相分析，并制備scc實驗試樣測量母材和熱影響區模擬服役工況下scc裂紋擴展速率。
3.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟2具體為：通過測量結果，分別對裂紋擴展速率與硬度之間的關系、以及裂紋擴展速率與應力強度因子之間的關系進行指數形式的擬合，建立裂紋擴展速率與材料顯微硬度的關系曲線，以及裂紋擴展速率與載荷的關系曲線。
4.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟2還包括：通過裂紋擴展速率與硬度的關系曲線、裂紋擴展速率與載荷的關系曲線擬合外推，獲得裂紋擴展速率的材料硬度閾值和應力閾值。
5.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟3具體為：對在役部件焊接接頭區域進行硬度檢測，以在役部件焊接接頭區域硬度檢測結果為輸入，結合裂紋擴展速率與硬度的關系曲線，繪制母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖。
6.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟4具體為：對焊接接頭進行有限元結構分析，計算得到服役載荷；采用現場無損檢測對結構部件焊接部位進行殘余應力測量，得到殘余應力；以服役載荷和殘余應力為輸入，結合裂紋擴展速率與載荷的關系曲線和應力閾值；，在母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖上確定熱影響區scc開裂敏感位置。
7.根據權利要求6所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟4包括：
8.根據權利要求1所述的一種核電爆破閥不銹鋼焊接接頭應力腐蝕開裂評價方法，其特征在于，所述步驟5具體為：采用現場無損檢測對在役部件焊接接頭進行壁厚和硬度測量；根據母材-熱影響區scc裂紋擴展速率云圖，提取熱影響區scc開裂敏感位置的裂紋擴展速率；根據熱影響區scc開裂敏感位置的裂紋擴展速率，結合在役部件焊接接頭壁厚，計算部件貫穿失效所需時間，確定在役部件焊接接頭熱影響區剩余壽命，完成指定部位焊接接頭服役壽命預測。