SSM perspektiv
Bakgrund
Reaktortryckkärl tillverkas vanligtvis av låglegerade ferritiska stål som på insidan beläggs med ett eller flera lager av rostfritt stål, så kallad plätering eller på engelska cladding. Den rostfria pläteringen påverkar den strukturella integriteten på flera sätt, dels har pläteringen annorlunda materialegenskaper jämfört med grundmaterialet vad gäller fysikaliska och mekaniska egenskaper, dels förbättrar pläteringen motståndet mot korrosion. Eftersom pläteringens materialegenskaper skiljer sig från de hos grundmaterialet uppstår i kallt tillstånd relativt stora svetsegenspänningar av dragkaraktär i pläteringsskiktet. Dessa omständigheter gör att pläteringen måste tas hänsyn till när man gör analyser av sprickor i närheten av pläteringen i ett reaktortryckkärl.
Svetsegenspänningar står normalt för stor del av spänningsbidraget vid utvärdering av reaktortryckkärlets säkerhetsmarginaler. God kunskap om och goda uppskattningar av svetsegenspänningarna är därför viktigt vid olika typer av analyser, exempelvis vid analyser av fortsatt drift med skadad anordning eller analyser av långtidsdrift (LTO). I det senare fallet är goda uppskattningar särskilt viktiga vid analys av så kallade kalla lastfall för reaktortryckkärl, där brottsegheten i härdområdet minskat på grund av bestrålningsförsprödning.
Numeriska metoder kan användas för att bestämma svetsegenspänningar i mekaniska anordningar. För att dessa metoder ska vara pålitliga krävs normalt att de valideras mot verkliga fall eller noggrant uppmätta experiment. Föreliggande rapport beskriver ett experimentellt program, där bland annat spänningar, töjningar och temperaturer vid svetsning uppmättes för en plåt av reaktortryckkärlsmaterial som belagts med rostfri plätering.
Resultat
Svetsegenspänningarna hos den svetsade plåten uppmättes med ett antal olika tekniker och utfördes i olika positioner både före och efter värmebehandling. Resultaten från mätningarna visade på dragspänningar i nivå med sträckgränsen i pläteringen och cirka 30 mm in i grundmaterialet. Efter värmebehandling konstaterades kraftigt reducerade spänningar i grundmaterialet medan spänningarna i pläteringen var i princip oförändrade.
Resultaten är överensstämmande med de spänningsprofiler som erhållits i tidigare likande arbeten. De skillnader som noteras beträffar storleken av svetsegenspänningen och kan härledas till utformningen av experimentet, exempelvis geometri, randvillkor, svetsmetod, material och mätmetoder.
Relevans
Det genomförda projektet har förbättrat förståelsen kring svetsegenspänningars storlek och fördelning i området mellan plätering och grundmaterial i ett reaktortryckkärl. Vidare är resultaten från projektet viktiga för att kunna validera numeriska metoder för bestämning av sådana svetsegenspänningar.
Behov av fortsatt forskning
Resultat och kunskaper från det genomförda projektet är viktiga för valideringen av numeriska metoder för att bestämma tillförlitliga svetsegenspänningar i området mellan plätering och grundmaterial. Arbetet med att ta fram och validera sådana numeriska metoder redovisas i forskningsprojektet SSM2015-924. Resultat och kunskaper från detta projekt och det aktuella är också användbara i ett pågående internationellt projekt kring analyser av reaktortryckkärlet. Detta projekt kallas APAL (Advanced Pressurized Thermal Shock Analysis for LTO) och redovisas i SSM2020-5721.