鎳合金因其優(yōu)良的抗腐蝕能力被廣泛應(yīng)用于核電站設(shè)施建設(shè)中。然而，近年來，核電站驅(qū)動棒管座經(jīng)常發(fā)生因應(yīng)力腐蝕裂紋出現(xiàn)泄漏事故，這使得人們越來越關(guān)注鎳合金焊接殘余應(yīng)力的分布及影響。本次采用盲孔法對鎳合金進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測，并對其分布及影響因素進(jìn)行分析和研究。確定Inconel 690合適的孔片配合，標(biāo)定了A、B系數(shù)，并用所選定的孔片配合與標(biāo)定系數(shù)實(shí)際測量Inconel 690的堆焊試板。

Inconel 690孔片配合的確定

Inconel 690的加工硬化指數(shù)高于低合金鋼，對適合于低合金鋼的孔片配合，在無應(yīng)力690試板上測得的切削應(yīng)變就比同樣無應(yīng)力低合金試板上測得的切削應(yīng)變高。使用低合金鋼的孔片配合在無應(yīng)力的Inconel 690試板上測得的切削應(yīng)變值。從數(shù)據(jù)上可以看出，Inconel 690的切削應(yīng)變值達(dá)到-200*10^-6以上，測量的切削應(yīng)變值變化較大。而Inconel 690的屈服強(qiáng)度為410MPa左右，使用低合金鋼的孔片配合測量出的Inconel 690的切削應(yīng)變值，對盲孔法測量結(jié)果的影響是比較大的。

采用聚航科技的JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK殘余應(yīng)力鉆孔裝置。軟件式操作，自動實(shí)時計算殘余應(yīng)力，并顯示和保存應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值，測量結(jié)果準(zhǔn)確，精度高。

從三向應(yīng)變隨孔徑變化曲線和切削應(yīng)變與孔徑變化曲線可看出，對于同一種應(yīng)變片，切削應(yīng)變是隨著孔徑的增大而增大。孔徑為2.4mm和2.6mm的三向應(yīng)變值最為均勻，考慮到孔徑為2.6mm的鉆頭切削應(yīng)變?yōu)?80*10^-6左右，大于孔徑為2.4mm的鉆頭切削應(yīng)變。因此，選用的孔片配合為：Φ2.4mm的鉆頭，測得的切削應(yīng)變值為-60*10^-6。

盲孔法A和B系數(shù)的標(biāo)定

采用上述所選孔片配合，采用有應(yīng)力標(biāo)定的方法對Inconel 690進(jìn)行A和B系數(shù)標(biāo)定，外加應(yīng)力由三角彎曲加載方式獲得，鉆孔深度采用船標(biāo)CB3395-92中推薦深度1.2d，A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N。

盲孔法殘余應(yīng)力檢測實(shí)際應(yīng)用

選用核電中應(yīng)用較廣泛的堆焊結(jié)構(gòu)做為測試試件，進(jìn)行盲孔法殘余應(yīng)力檢測。測試位置距試板兩側(cè)30mm，距試板邊界35mm，相鄰兩測試點(diǎn)之間的距離同樣為30mm。測試點(diǎn)全部在堆焊層上選取。

從殘余應(yīng)力分布數(shù)據(jù)可以看出，測試點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力主應(yīng)力的最大值為302MPa，平均值為287MPa，均方差為21MPa，約為平均值的7.3%。堆焊試板中部的焊接殘余應(yīng)力值變化較為平穩(wěn)。

結(jié)論

1. 試驗(yàn)結(jié)果證明，采用盲孔法對鎳基合金進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測是可行的，且鉆孔直徑越大，切削應(yīng)變值越大。

2. 盲孔法檢測鎳基合金焊接殘余應(yīng)力適合的孔片配合為：直徑為2.4mm的鉆頭。

3. 使用有應(yīng)力標(biāo)定方法標(biāo)定Inconel 690的A和B系數(shù)值為：A=-0.3659*10^-6mm²/N、 B=-0.5579*10^-6mm²/N