Heterogén hegesztett kötés integritásának értékelése

ADIMEW

Heterogén hegesztett kötés integritásának értékelése

Szávai Szabolcs Lenkeyné Biró Gyöngyvér BAY-LOGI

Bay Zoltán Foundation for Applied Research Institute for Logistics and Production Systems

BAYLOGI

EU5 ADIMEW projekt ¾ az európai nukleáris iparban használatos szerkezetintegritást értékelo eljárások pontosságának és konzervativizmusának értékelése ¾ a heterogén hegesztett kötésekben eloforduló felületi kerületmenti repedés viselkedésének és veszélyességének értékelése. ¾ egy unikális, négypontos hajlító vizsgálat végrehajtása repedéssel rendelkezo, valós méretu hegesztett szerkezeten, a valós üzemeltetési körülményeknek megfelelo.


BAYLOGI

Heterogén hegesztett kötés mesterséges felületi repedésszerű hibával


BAYLOGI

A vizsgált szerkezet felépítése

1 – 316 L Ausztenites csoszakasz, 2 – A 508 Ferrites csoszakasz, 3 – 308 L WM Heterogén hegesztett kötés, 4 – Toldalék csoszakaszok mint hajlító karok (E=206 Gpa, ν=0.3), 5 – A toldalék és az ausztenites szakasz közti hegesztés (E=206 Gpa, ν=0.3), 6 - A toldalék és a ferrites szakasz köztihegesztés (E=206 Gpa, ν=0.3)


BAYLOGI

Anyagok valódi feszültség-alakváltozás diagrammja, 300 °C (VTT_2) 1100 1000 900

Seq (MPa)

800 700 600 B

500

A508, 300°C_VTT2

400

316L, 300°C_VTT2

300 200

WM, 300°C_VTT2

100 0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Eps_p

1,2

1,4


1,6

1,8

BAYLOGI

A vizsgált szerkezet és a projektben részvevo kutatók


BAYLOGI

A szerkezetvizsgálati elrendezés Fűtőegységek

Fűtőegységek

D Támaszok távolsága : 7m

Terhelés távolsága: 3m

Maximális terhelés hengerenként: 2000 kN Maximális hengerelmozdulás: 1m


BAYLOGI

A BAYLOGI Szerkezetintegritás Osztály szerepvállalása ¾ A hibatő lekerekítési sugarának és a bemetszés elhelyezkedésének hatása a szerkezetvizsgálat eredményére ¾ A heterogén hegesztett kötések különböző anyagi paraméterei (mint pl. folyáshatár, keményedési kitevo, JIc, stb.) változásának hatásának elemzése a törésmechanikai vizsgálatokhoz használt próbatest geometriával illetve a valós vizsgálandó szerkezet geometriájával elvégzett végeselemes számításokkal. ¾ Adimew és a VVER anyagok alkalmazásának összehasonlítása a vizsgált szerkezetre.


BAYLOGI

Törésmechanikai vizsgálat Felrakóhegesztés ER Ni Cr 3 Elektródával

CT JE 25 300 °C-on

J, kN/m

Pró badarab. No . 2. 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0.000

0.500

1.000 1.500 ∆ a-c o rr, m m

2.000

2.500


BAYLOGI

First conclusions – specimen experiments ¾ The lower toughness value was obtained for Spec. No. 4 - defect was closer to the fusion line (appr. 130 kN/m) ¾ When the defect was farther from the fusion line, the toughness increased significantly (for Spec. No. 2: appr. 290 kN/m) ¾ For sharper defect the toughness was lower (for Spec. No. 1.: appr. 240 kN/m) Bay Zoltán Foundation for Applied Research Institute for Logistics and Production Systems

BAYLOGI

Törésmechanikai próbatestek végeselemes modellezése 19

s ∅10 25 62,5 50

308 L; WM

Előrepesztett

Bemetszett

60

StressCheck 6.1

A 508


R

BAYLOGI

A próbatestben ébredo feszültségek és alakváltozások (60kN) RyA508

RyWM


BAYLOGI

A hibato geometriájának hatása a CMOD-ra és toben lévo alakváltozásra 0.002

R=0,1mm

0.007

R=0,2mm

0.006

Mért; R=0,2 mm-re

0.005 COD [m]

0.001

s =0,5 mm Fus ion-Cra ck s =2 mm A508

0.004

WM 0.003 0.002

0.000

0.001

0

10000

20000

30000

40000

0

Ee q(max)-Te rhe lé s ; s =2 mm

Te rhe lé s [N]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Lo ad [kN]

10 9

Előre pe s z te tt

8

Eeq

CMOD [m]

COD-Lo ad (pre -c rac ke d s pe c ime n)

Előrepe s z tett

7

R=0,1 mm

6

R=0,2 mm

5

R=0,5 mm

4 3 2 1 0 0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Terhelés [kN]


BAYLOGI

J-integrál ¾ Integrálási sugár: 6 mm 1.40E+05 1.20E+05

J-integ ral

1.00E+05 P re cra ce d R=0,1 mm R=0,2 mm

8.00E+04 6.00E+04 4.00E+04 2.00E+04 0.00E+00 0.00E+0 1.00E+0 2.00E+0 3.00E+0 4.00E+0 5.00E+0 0 4 4 4 4 4 Lo ad [N]


BAYLOGI

J-integrál ¾ Integrálási sugár : 0,5-6 mm J-inte g ral v alue s with diffe re nt inte g ratio n radius 7.00E+04 6.00E+04

4.9689E-04

j-interg ral value

5.00E+04

9.9724E-04 1.9925E-03

4.00E+04

2.9991E-03 3.00E+04

3.9850E-03 4.8754E-03

2.00E+04

5.9808E-03

1.00E+04 0.00E+00 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Lo ad [N]


BAYLOGI

A valós szerkezet végeselemes vizsgálata Fűtőegységek

¾ a cso vizsgált szakasza 300°C-ra hevítve ¾ a toldalék karok közelítoleg szobahomérsékleten maradtak ¾ bemetszést nem a szimmetriasíkban, hanem attól D=285 mm-re (nem ero, hanem elmozdulás vezérelt berendezés miatt) ¾ modellezés szempontjából a támaszok merevnek tekinthetok ¾ terhelohengerek alakváltozását rugómodellként vettük figyelembe Fűtőegységek

D

Támaszok távolsága : 7m

Terhelés távolsága: 3m

Maximális terhelés hengerenként: 2000 kN Maximális hengerelmozdulás: 1m


BAYLOGI

Terhelések és megfogások Ram dis plac e me nt witho ut do wnlo ads

Ram displacement [mm]

180 160 140 120

DV1

100

DV2

80

7000

60 3000 d=285mm

40 20 0 0

3

6

9

12

15

18

21

24

S te ps

Support collar

Notch

Support collar

Pulling collars


BAYLOGI

Hőmérsékleteloszlás a cső mentén ¾ G. Martin “Test Quick Look Report.” EDF – R&D; MMC / MMS 300

External - Bottom External - Top

250

Temperatures (°C)

200

150

100

50

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

Position on the mock-up (mm)

Mock-up at 300°C

Arms at room temperature


BAYLOGI

A végeselem háló és számított egyenértéku feszültségek

Elemszám: 35157 Csomópontszám: 42131

CMOD mérés, 10 mm-rel a felület felett


BAYLOGI

Különböző finomságú hálók összeillesztése/ragasztása


BAYLOGI

Mért és számított erőelmozdulás – terhelő – nyomaték – CMOD görbék

1000

1400

800

1200

400 200 0 0

1000

Mé rt é s s z ám íto tt nyo m até k-CMOD diag ram m

FV1_FEM FV2_FEM

800

2.2

FV1_Mé rt FV2_Mé rt

600

2

FV1_FE

Nyo maté k [MNm]

600

Ram Force [kN]

Te rhe lő e rő [kN]

Mé rt é s s zám íto tt te rhe lő e rő -e lm o z dulás g ö rbé k a he ng e re ke n 1400 Me as ure d and Calc ulate d CMOD-Fo rc e Curve s 1200

1.8

1.6 50 400 100 150FV2_FE FV1_Me a s ure d 1.4 He ng e r e 200 lm o z dulás [m m ]

FEM

FV2_Me a s ure d 1.2

0 0

0.5

1

1.5

1

20.8

2.5

3

3.5

Mé rt

0.6 CMOD O3 [mm] 0.4 0.2 0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

CMOD O3 [m m ]


2.5

3.0

3.5

BAYLOGI

VVER típusú reaktorban található heterogén hegesztett kötés anyagadatai 08KH18N12T Ausztenites acél Homérséklet 20 ° C Rm (MPa)

Rp0.2 (MPa)

A5 %

Z %

509

196

40

55

KCU 2 J/cm2

Keménys ég HB

Homérséklet 350 ° C Rm Rp0.2 (MPa) (MPa) 167

15H2MFA Ferrites acél 539-735

431

14

50

78

490

392

441

245

EA400/10T Hegesztési varrat anyag 539

343

25

30

88


BAYLOGI

Adimew és VVER anyagok esetén a terhelőerő-elmozdulás illetve nyomaték –CMOD görbék Adim e w and VVER anyag o k e s te té n az e rő -e lm o z dulás g ö rbé k 1400

CMOD-Nyo m até k g ö rbé k Adim e w é s VVER anyag o knál

1000 800

2,2 2

600 FV1_VVER FV2_VVER FV1_Adime w FV2_Adime w

400 200 0 0

50 100 150 He ng e r e lm o zdulás [m m ]

200

1,8

Mo me nt [MNm]

Te rhelő e rő [kN]

1200

1,6 1,4 1,2 1

CMOD_Nyomaté k_VVER CMOD_Nyomaté k_Adimew

0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

CMOD [m m ]


BAYLOGI

Summary and conclusions – post test ¾ Post test FE analysis of the test arrangement has been performed ¾ Due to the complex geometry huge number of elements and nodes were generated ¾ Results have been compared with the test at some selected points ¾ Ram-force CMOD diagram was in good agreement with the calculation


BAYLOGI

Heterogén hegesztett kötés integritásának értékelése

Recommend Documents