本发明涉及反应堆容器结构设计，具体涉及一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法。
背景技术：
1、反应堆压力容器是反应堆一回路冷却剂压力边界的重要组成部分，用于装容整个堆芯和高温高压的冷却剂，并阻止放射性物质的泄露。
2、目前，反应堆压力容器的构件之间普遍采用的是“锻件+焊缝”的结构，该种结构增加了多处焊缝区域，如此一方面导致了结构的不连续，增加了产生缺陷的风险，同时增加了反应堆压力容器的制造工序，使得制造速度和材料利用率太低，增长了制造周期；另一方面，压力容器上的焊缝必须要进行在役检查，焊缝数量的增加会导致后期在役检查的成本和时间的增加，并且在压力容器设计时还需要考虑为后期在役检查预留空间，增大设计难度。
3、热挤压技术是最早采用的挤压成型技术之一，该技术是在热锻温度下，利用材料的良好塑性，对金属进行挤压成型，利用该技术得到的材料具有结构紧凑、焊缝数量少且结构完整性更好，同时缩短制造周期、降低制造成本等诸多优点，同锻焊结构件相比有明显的优势。
4、采用整体热挤压成型的反应堆压力容器构件，由于成型方式、热处理工艺不同，传统反应堆压力容器构件的性能评价方法无法对压力容器构件的性能进行准确的评价，因此亟需一种对热挤压成型部件进行全方位综合性能评价的方法。
技术实现思路
1、基于目前的反应堆压力容器构件的成型方式、热处理工艺不同，导致现有的性能评价方法无法对压力容器构件的性能进行准确评价的问题，本发明的目的在于提供一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，该评价方法区分首件评定件及批量生产件，能够分别全面有效地评估反应堆压力容器构件的各项性能指标，形成一套完整规范的性能综合评价方法，为反应堆压力容器构件制造技术的升级换代提供新的研究思路和方向。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、本技术提供一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，包括以下步骤：
4、步骤1：对热挤压近净成型的反应堆压力容器试件进行常规性能评价；
5、步骤2：通过低周疲劳试验获得试件材料的设计疲劳曲线来分析其疲劳性能；
6、步骤3：通过断裂韧性试验对反应堆压力容器试件的韧性进行全方位评定；
7、步骤4：通过观察材料在试验温度下的蠕变伸长率随时间的变化关系，分析其高温蠕变性能；
8、步骤5：通过观察热老化过程中材料的拉伸性能，冲击性能及金相组织演化，评定反应堆压力容器试件的热老化性能；
9、步骤6：通过制作热挤压构件焊接试板来评定构件的焊接性能；
10、步骤7：针对反应堆压力容器试件进行辐照性能试验，研究材料在快中子辐照条件下的性能变化，从而获得热挤压材料辐照后的性能数据，对其辐照性能进行分析与评定；
11、步骤8：针对反应堆压力容器试件进行无损检测。
12、其中，若热挤压近净成型的反应堆压力容器试件属于复杂结构件，则需要增加解剖试验。针对反应堆压力容器热挤压批量生产件，评价方法可仅含步骤1到步骤8。
13、利用上述评价方法，能够全面有效地评估利用热挤压近净成型的反应堆压力容器构件的各项性能指标，形成一套完整规范的性能综合评价方法，为反应堆压力容器构件制造技术的升级换代提供新的研究思路和方向。
14、进一步的，若热挤压近净成型的反应堆压力容器试件为复杂结构件，则需要增加解剖试验。
15、进一步的，步骤1中的常规性能评价包括化学成分、宏观金相、微观金相及力学性能的分析。
16、进一步的，化学成分分析包括检测c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、cu、al、co、as、sn、sb、b、n、h、o元素的含量；宏观金相分析包括进行低倍组织及缺陷检验，包括评价材料的成分偏析、内部疏松、锻造折叠、白点；微观金相分析包括测定非金属夹杂物、提供晶粒度评定结构和照片；力学性能试验包括室温及高温拉伸试验、冲击试验、冲击-温度曲线试验及落锤试验。
17、其中，在进行微观金相分析时，晶粒度按gb/t 6394的比较法进行评定，实际晶粒度应细于或等于5级；非金属夹杂物含量按gb/t 10561的a法进行评定，a、b、c、d类夹杂物粗系和细系均不大于1.5级。
18、进一步的，步骤2中在进行低周疲劳试验时，在反应堆压力容器试件上预制表面裂纹，试验过程中检测试件重点部位的应力应变情况和裂纹萌生和扩展情况，得到材料低周疲劳特性的六个参量，包括疲劳强度系数、疲劳强度指数、疲劳延性系数、疲劳延性指数、循环强度系数、循环应变硬化指数，最终获得材料的设计疲劳曲线，并与asme或rccm-m规范的基准曲线作比较，综合判断材料的低周疲劳特性。
19、进一步的，步骤3中的断裂韧性试验包括t0试验、j积分试验、动态断裂韧性试验、止裂断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dn试验。
20、通过试验得到评价材料断裂韧性的5个参量：参考温度t0、特征值jic及j-δa阻力曲线、动态断裂韧性值kid、止裂值kia及疲劳裂纹扩展速率da/dn-δk曲线。通过以上试验结果，对构件的断裂韧性进行全方位评定。
21、其中，步骤4中进行高温蠕变试验时，将试样加热至试验温度，沿试样轴线方向施加恒定拉伸力或恒定拉伸应力并保持一定时间，获得蠕变伸长率-时间曲线，从而分析其高蠕变性能。
22、进一步的，步骤5中进行热老化试验时的温度包括350℃或500℃，热老化时间包括500h或1000h或3000h。
23、其中，热老化处理后应进行拉伸试验、冲击试验及金相组织观察。
24、拉伸试验应获得材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率，并对试验结果进行方差分析，绘制拉伸性能与热老化时间/温度关系曲线，考察热老化过程中材料强度和塑性的变化。
25、冲击试验应获得冲击吸收能量、侧膨胀量和剪切断面率，并根据试验结果，绘制冲击性能与热老化时间/温度关系曲线，考察热老化过程中材料冲击韧性的变化。
26、金相组织观察应包括测量材料晶粒度，进行非金属杂物评定，并分析微观组织和第二相的演化规律。通过以上试验结果来综合评定构件的热老化性能。
27、进一步的，步骤6中评价的焊接性能包括可焊性试验、可调拘束裂纹试验和焊接应用试验。
28、其中，可焊性试验为斜y坡口焊接裂纹试验，焊后采用肉眼或放大镜检查焊接接头表面、根部及断面是否有裂纹，焊接接头表面、根部及断面裂纹率是否符合相关规定。
29、可调拘束裂纹试验应记录不同应变量下焊缝金属和热影响区的最大裂纹长度lmax、裂纹总条数nt、裂纹总长度lt，同时应测量出产生裂纹的临界应变量εcr。通过试验结果，对试件的焊接性能进行全方面评定。
30、进一步的，步骤7中的辐照性能试验包括材料冷态性能试验和辐照后的材料性能试验。
31、通过研究材料在快中子辐照条件下的性能变化，从而获得热挤压材料辐照后的性能数据，对其辐照性能进行分析与评定。
32、进一步的，步骤8中的无损检测包括超声检测、磁粉检测以及液体渗透检测。
33、其中，超声检测应覆盖试件的整个体积，包括直探头检测和斜探头检测，根据缺陷回波的静态和动态特征、缺陷的位置和大小、制造工艺、锻件特性、工艺因素等进行综合分析，对缺陷性质做出评定。
34、磁粉检测应根据被检验件的几何形状、重量、表面状态和钢种及估计的探测缺陷的取向和深度等，选择对应的磁化方法(通磁磁化法、通电磁化法等)。磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行，尺寸大于等于1mm的缺陷显示均予以记录。
35、出现下列缺陷显示，则应判为不合格：
36、a.任何线性缺陷显示；
37、b.大于3mm的非线性缺陷显示；
38、c.3个或3个以上排列成行的缺陷显示，其边缘间距小于3mm，或当缺陷显示间距为3mm～6mm，其分布长度大于15mm；
39、d.在100cm2的矩形表面上有5个或5个以上的密集缺陷显示，该矩形表面选自显示最不利的部位，且最大边长尺寸不得大于20cm。
40、液体渗透检测应根据材料形状、尺寸等进行选择，可使用涂刷、喷洒方法施加渗透剂，施加渗透剂时，应保证被检表面被渗透剂完全覆盖，经过规定的渗透时间后，残留在被检件表面上的渗透剂应清除干净。被检件表面干燥后应立即施敷现象剂，现象剂一经施加后，就应观察显像的整个形成过程。尺寸大于等于1mm的缺陷显示均应予记录。
41、出现下列缺陷显示，则判为不合格：
42、a.任何线性缺陷显示；
43、b.大于3mm的非线性缺陷显示；
44、c.3个或3个以上排列成行的缺陷显示，其边缘间距小于3mm，或当缺陷显示间距为3mm～6mm，其分布长度大于15mm；
45、d.在100cm2的矩形表面上有5个或5个以上的密集缺陷显示，该矩形表面选自显示最不利的部位，且最大边长尺寸不得大于20cm。
46、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
47、本发明的评价方法区分首件评定件及批量生产件，能够分别全面有效地评估反应堆压力容器构件的各项性能指标，形成一套完整规范的性能综合评价方法，为反应堆压力容器构件制造技术的升级换代提供新的研究思路和方向。
1.一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，若热挤压近净成型的反应堆压力容器试件为复杂结构件，则需要增加解剖试验。
3.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤1中的常规性能评价包括化学成分、宏观金相、微观金相及力学性能的分析。
4.根据权利要求3所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，化学成分分析包括检测c、si、mn、p、s、cr、ni、mo、v、cu、al、co、as、sn、sb、b、n、h、o元素的含量；宏观金相分析包括进行低倍组织及缺陷检验，包括评价材料的成分偏析、内部疏松、锻造折叠、白点；微观金相分析包括测定非金属夹杂物、提供晶粒度评定结构和照片；力学性能试验包括室温及高温拉伸试验、冲击试验、冲击-温度曲线试验及落锤试验。
5.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤2中在进行低周疲劳试验时，在反应堆压力容器试件上预制表面裂纹，试验过程中检测试件重点部位的应力应变情况和裂纹萌生和扩展情况，得到材料低周疲劳特性的六个参量，包括疲劳强度系数、疲劳强度指数、疲劳延性系数、疲劳延性指数、循环强度系数、循环应变硬化指数，最终获得材料的设计疲劳曲线，并与asme或rccm-m规范的基准曲线作比较，综合判断材料的低周疲劳特性。
6.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤3中的断裂韧性试验包括t0试验、j积分试验、动态断裂韧性试验、止裂断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dn试验。
7.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤5中进行热老化试验时的温度包括350℃或500℃，热老化时间包括500h或1000h或3000h。
8.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤6中评价的焊接性能包括可焊性试验、可调拘束裂纹试验和焊接应用试验。
9.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤7中的辐照性能试验包括材料冷态性能试验和辐照后的材料性能试验。
10.根据权利要求1所述的一种金属热挤压的反应堆压力容器构件性能综合评价方法，其特征在于，步骤8中的无损检测包括超声检测、磁粉检测以及液体渗透检测。
