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在核電站運行系統(tǒng)中，反應堆壓力容器是核島系統(tǒng)的主要設備。是實現(xiàn)核反應和提高核能裝置，起著承受一回路冷卻機與外部壓差的壓力邊界的作用。驅動管座是連接控制棒驅動機構（CRDM）與壓力容器內部堆芯的通道，采用焊接方式與壓力容器內部頂蓋密封固定，成為頂蓋部分內外環(huán)境的密封屏障。

由于驅動管座與頂蓋之間的密封焊縫為部分熔透焊縫，在制造過程中焊縫存在一定的焊接殘余應力，在運行過程中還需承受高溫高壓和高低溫疲勞載荷作用，一旦外部應力和焊接殘余應力疊加后超過臨界應力值，將導致密封焊縫的應力腐蝕開裂。

在某核電項目中，對驅動管座貫穿件與頂蓋之間的密封焊縫進行了模擬件制作，在模擬件上對密封焊縫、鄰近區(qū)域堆焊層及母材進行了焊接殘余應力檢測，研究了密封焊縫焊后殘余應力分布情況，為后期產品的安全運行提供數(shù)據(jù)支持。

模擬件焊接殘余應力檢測試驗

測點位置選擇

表明殘余應力測量取自與反應堆冷卻液接觸的J型坡口焊縫表面，包含CRDM貫穿件ID（內徑）和J型坡口焊縫/預堆焊縫（隔離層）的表面。從上坡側、下坡側和一側斜坡位置抽取測試樣。在每個位置上，從焊縫區(qū)域內和每側焊縫區(qū)域抽取單項檢測試樣，以便發(fā)現(xiàn)貫穿件ID和焊縫表面的峰值拉伸應力。

測試設備及流程

盲孔法測量儀器采用聚航科技生產的JHMK殘余應力檢測系統(tǒng)，主要包括了JHYC靜態(tài)應變儀、JHZK殘余應力鉆孔裝置、應變花及其他附件工具。

盲孔法殘余應力測試工藝流程：

1. 將被測點表面打磨到粗糙度Ra08左右；

2. 用酒精將打磨面清洗干凈；

3. 將應變花用膠水粘貼在被測點表面；

4. 膠水凝固后，用接線端子將應變片引線與殘余應力檢測儀的測量線連接起來。

5. 將殘余應力檢測儀修正調零；

6. 用專用裝置在應變花中心打一個Φ2mm、深約25mm的盲孔；

7. 打完孔15分鐘后，用檢測儀測量打孔后釋放的應變量；對記錄的應變量進行附加應變修正后，采用專用程序進行殘余應力計算。

模擬件焊接殘余應力測試方案

首先采用盲孔法對CRDM模擬件外壁可達位置進行焊接殘余應力檢測，檢測完成后，對模擬件進行解剖以便進行內壁殘余應力檢測。在解剖過程中，用應變片測試解剖后關鍵位置的變形釋放值，然后采用有限元建模計算殘余應力釋放情況。對于解剖后的模擬件，采用盲孔法對內壁待測點進行殘余應力檢測，并根據(jù)解剖過程中測得的變形結合有限元計算結果對測量結果進行修正。

由于CRDM模擬件下坡側外壁位置直接測量難度較大，完成內壁殘余應力檢測后，需對模擬件的下坡側進行進一步解剖，并在解剖過程中通過應變片測量解剖后關鍵位置的變形釋放情況。對解剖后的測量部位采用盲孔法進行殘余應力檢測，并根據(jù)解剖過程中測得的變形結合有限元計算結果對測量結果進行修正。

焊接殘余應力檢測結果

采用盲孔法對CRDM貫穿件J型坡口焊縫模擬件進行焊接殘余應力檢測。根據(jù)某三代核反應堆電壓力容器產品的技術條件要求，驅動管座J型坡口密封焊縫焊后殘余應力值應小于456MPa。根據(jù)本試驗測量結果，CRDM模擬件J型焊縫焊后殘余應力值均小于456MPa，*大值為361MPa，整體分布規(guī)律為外表面焊縫J型坡口焊縫邊緣應力*低，焊縫中心位置和焊趾上方9mm部位殘余應力水平較高，為拉應力；內表面焊縫根部下19mm及焊縫根部殘余應力表現(xiàn)為拉應力，其中焊縫根部下19mm部位數(shù)值較高，除此之外，焊趾和焊縫根部中心、焊趾以及焊趾上方19mm三個位置均表現(xiàn)為壓應力且應力水平相當。

結論

1. 根據(jù)試驗結果可說明盲孔法可用于核反應堆壓力容器驅動管座J型坡口的焊接殘余應力檢測。

2. 本次試驗中測得的驅動管座J型坡口焊縫表面的殘余應力*大值為361MPa，滿足產品技術條件要求。

3. 驅動管座J型坡口焊縫表面焊接殘余應力的分布規(guī)律為：外表面為拉應力，以焊縫中心位置和焊趾上方9mm部位殘余應力值較高，內表面除焊縫根部下19mm及焊縫根部為拉應力外，焊趾和焊縫根部中心、焊趾以及焊趾上方19mm三個位置均為壓應力。