haku: @keyword fatigue / yhteensä: 29
viite: 6 / 29
| Tekijä: | Seppänen, Tommi Petteri |
| Työn nimi: | Environmental effect of reactor coolant on fatigue of stainless steel |
| Reaktorijäähdytteen aiheuttama ympäristövaikutus ruostumattoman teräksen väsymiseen | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (9) + 109 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Koneenrakennuksen materiaalitekniikka (K3003) |
| Valvoja: | Hänninen, Hannu |
| Ohjaaja: | Solin, Jussi |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201602161351 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3460 | Arkisto |
| Avainsanat: | fatigue austenitic stainless steel light water reactor nuclear safety strain control väsyminen austeniittinen ruostumaton teräs kevytvesireaktori ydinturvallisuus venymäohjaus |
| Tiivistelmä (fin): | Matalasyklinen väsyminen on eräs vaurioitumismekanismi kevytvesireaktorien primääriputkistossa, jossa virtaavan reaktorijäähdytteen kanssa kontaktissa oleva materiaali on austeniittista ruostumatonta terästä. Tiedetään, että primääripiirin käyttölämpötila ja -vesiympäristö lyhentää väsymisikää verrattuna referenssi-ilmakokeeseen. Tarkka mekanismi ja vaikutuksen voimakkuus ovat yhä epäselviä. Nykyisin on kuitenkin olemassa koetuloksiin perustuvia kaavoja väsymisiän alenemiskertoimen Fen laskemiseen. Kaavat perustuvat venymänopeuteen, lämpötilaan sekä veden happipitoisuuteen. Ympäristövaikutteisen väsymisen (EAF) mekanismien nykytietämys ja merkittävien kansainvälisten koodien väsymissuunnittelun perusteet esitetään. Erityisesti austeniittisia ruostumattomia teräksiä koskeva monimutkainen syklinen käyttäytyminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja EAF tutkimustuloksia 1980-luvulta nykypäivään arvioidaan kattavasti. Työn kokeellisessa osuudessa tutkittiin stabiloidun AISI 347 ruostumattoman teräksen ympäristövaikutteista väsymistä simuloidussa painevesireaktoriympäristössä. Kokeet suoritettiin palje-tyyppisessä väsymislaitteistossa suorassa venymäohjauksessa. Tavoitteena oli osoittaa venymäsignaalin muodon vaikutus kokeelliseen Fen-arvoon. Venymälle käytettiin hätäjäähdytysjärjestelmän (SIS) käyttöä simuloivaa kahden venymänopeuden transienttia ja sen peilikuvaa. Kokeellisten Fen arvojen odotettiin olevan matalampia kuin NUREG/CR-6909 raportissa ja JSME koodissa esitettyjen kaavojen perusteella lasketut arvot. Koetulokset vahvistivat hypoteesin oikeaksi. SIS transientin väsymisiät olivat yli kaksinkertaisia peilikuvakokeisiin verrattuna. Lisäksi kokeelliset Fen arvot olivat vain 28-70 % laskennallisista arvoista. Johtopäätös venymäsignaalin vaikutuksesta väsymisikään tukee kokonaisvenymänopeuden sijaan plastiseen venymänopeuteen perustuvaa mallia. Tarkemman mallin etuna on realistisempi komponenttien käyttöasteen laskenta joka vähentää turhaa rikkomatonta tarkastusta ja tarkastajien säteilyaltistumista. |
| Tiivistelmä (eng): | Low cycle fatigue is one of the degradation mechanisms of primary piping in light water reactors, where austenitic stainless steels are used as the material in contact with circulating reactor coolant. In the operating temperature and pressure range of a primary circuit, it is known that the environment causes a reduction in fatigue life compared to a reference air environment. Exactly how this happens and to what extent is still unclear. At the present moment experimentally obtained formulas based on strain rate, temperature and dissolved oxygen exist to quantify a reduction factor, Fen. Current knowledge of environmentally assisted fatigue (EAF) mechanisms is discussed and the basis of fatigue design according to a number of international codes is introduced. An overview of the complex cyclic behavior of austenitic stainless steels is given prior to reviewing the extensive EAF research results conducted since the 1980's. The experimental part of this thesis focuses on environmental fatigue of a stabilized stainless steel AISI 347 in simulated pressurized water reactor conditions. A bellows type fatigue testing unit was used for direct strain-controlled testing. The objective was to show that strain signal shape affects fatigue life and the experimentally obtained Fen factor. A safety injection system (SIS) transient using two strain rates was selected as one signal and its mirrored inverse as the other. Furthermore, it was anticipated that all experimental Fen values would be considerably lower than those calculated with the existing formulas presented in the NUREG/CR-6909 report and the Japanese JSME Code. Experimental results confirmed the hypothesis to be correct. The SIS transient fatigue lives were over twice as long as those in the mirrored signal shape tests. Additionally, the experimental Fen values were only 28-70 % of the formula values. The conclusion that strain signal affects fatigue life supports a model based on plastic strain rate rather than total strain rate. The benefit of a more accurate model is realistic usage factor calculation, which reduces unnecessary non-destructive testing and radiation doses of power plant employees. |
| ED: | 2016-02-21 |
INSSI tietueen numero: 53143
+ lisää koriin
INSSI