Page 8 - Zmist-n3-2015-new

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК:539.375;539.4:536.543
ПОШИРЕННЯ ТРІЩИН ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОЇ ПОВЗУЧОСТІ
В МЕТАЛАХ ЗА НЕЙТРОННОГО ОПРОМІНЕННЯ (ОГЛЯД)
1 1 2
О. Є. АНДРЕЙКІВ , В. З. КУХАР , І. Я. ДОЛІНСЬКА
1
Львівський національний університет ім. Івана Франка;
2
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Отримано нове рівняння для визначення швидкості поширення тріщини високотем-
пературної повзучості з урахуванням впливу нейтронного опромінення. На його ос-
нові побудована математична модель розрахунку залишкової довговічності пласти-
ни з макротріщиною, що знаходиться в умовах високотемпературної повзучості під
опроміненням. Застосування моделі продемонстровано на аналозі задачі Ґріффітса.
Встановлена хороша кореляція одержаних аналітичних результатів з відомими екс-
периментальними.
Ключові слова: високотемпературна повзучість, нейтронне опромінення, d c -мо-
дель, енергетичний баланс, швидкість росту тріщини високотемпературної повзу-
чості, коефіцієнт інтенсивності напружень, залишковий ресурс.
Вихід з ладу внутрішніх компонентів через радіаційно-індуковане високо-
температурне розтріскування властивий реакторам різних типів, зокрема водо-
водяним і реакторам кипіння.
Опромінення аустенітних сталей, що зазвичай використовують як структур-
ні елементи у реакторах на легкій воді, призводить до зміни їх механічних влас-
тивостей та мікроструктури. Границя текучості в них зростає, тоді як в’язкість
руйнування знижується. Радіаційно зумовлена сегрегація обумовлює перерозпо-
діл основних легувальних і домішкових елементів на межах зерен. Поряд із роз-
пуханням та окрихченням виявлено так звану радіаційну повзучість металів і
сплавів внаслідок опромінення, яка викликає небажані зміни розмірів та форми
деталей і вузлів ядерного реактора, що може спричинити катастрофічні наслідки.
Вже з 80-х років минулого століття до цієї проблеми прикута увага матеріало-
знавців. З’явилось багато праць, де розглядають радіаційну повзучість та її зв’я-
зок з характеристиками матеріалу. Вивчено, зокрема, вплив опромінення на
швидкість радіаційної повзучості. Наприклад, у працях [1, 2] досліджували коре-
ляцію швидкості повзучості з границею текучості неопроміненого матеріалу.
Проте такий підхід критикують інші автори, які стверджують, що швидкість пов-
зучості визначає структура, що неперервно еволюціонує під дією опромінення.
Вони пропонують будувати залежності швидкості від енергії дефекту упаковки
[3−5]. Більшість науковців все-таки стверджують, що швидкість радіаційної пов-
зучості найкоректніше подавати як залежність від дози опромінення (флюенса)
чи щільності потоку (флаксу) [6, 7]. Часто її також описують через характеристи-
ку пошкодження самого матеріалу – “зміщень на атом”, що увійшла до докумен-
тів комісії з регулювання атомної енергетики США. Проте є певні застереження
для застосування такого підходу [8]. Загалом, особливо серед учених-експери-
ментаторів, розповсюджена практика лінійної апроксимації дози пошкодженості
матеріалу флюенсом.

Контактна особа: О. Є. АНДРЕЙКІВ, e-mail: andreykiv@ipm.lviv.ua
7