一种反应堆结构材料服役寿命的评价方法、系统及设备与流程

本发明属于材料性能检测，具体涉及了一种反应堆结构材料服役寿命的评价方法、系统及设备。

背景技术：

1、核电是被公认的现阶段唯一可大规模替代化石燃料的现代清洁能源。核电站稳定运行过程中，部分不锈钢等金属材料会受到由高温高压水带来的恒定拉应力，如一、二回路主管道以及压力容器等。但由于运行过程中冷却剂温度和压力经常发生变化，特别是在启停堆和功率调整的过程中，高温高压设备常常在受到周期性的交变应力。在这种苛刻的服役环境下，腐蚀疲劳失效时有发生。

2、目前，世界范围内已经对高温高压水环境下的腐蚀疲劳的寿命评估方法有了较为广泛的研究。但是，实际工况中很多在役的部件表面存在不同程度的缺陷，特别是已经运行多年的核电站，氧化、点蚀和表面损伤经常存在。在实际的在役部件进行服役寿命评价时，需要充分考虑这些因素的影响，但现有的评价方法都没有充分的考虑这些缺陷对环境疲劳寿命造成的影响，严重影响了反应堆结构材料的疲劳寿命评估的准确性。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反应堆结构材料服役寿命的评价方法、系统及设备，以改善在实际的在役部件进行服役寿命评价时，特别是已经运行多年的核电站，氧化、点蚀和表面损伤经常存在，但现有的评价方法都没有充分的考虑这些缺陷对环境疲劳寿命造成的影响，严重影响了反应堆结构材料的疲劳寿命评估的准确性。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提出一种反应堆结构材料服役寿命的评价方法，包括：

3、获取待检测试件的表面缺陷类型、缺陷程度以及标准试样的标准疲劳寿命；

4、根据所述表面缺陷类型以及缺陷程度获取对应的加速因子，所述加速因子包括对应一种表面缺陷类型的单因素加速因子、两种及两种以上表面缺陷类型的多因素加速因子；

5、根据所述加速因子与所述标准疲劳寿命的乘积获取待检测试件的服役寿命。

6、在本发明的一个实施例中，当所述表面缺陷类型仅包括一种时，所述根据所述表面缺陷类型以及缺陷程度获取对应的加速因子的步骤包括：

7、根据所述表面缺陷类型以及缺陷程度从预先建立的单因子库中获取对应的单因素加速因子作为所述加速因子。

8、在本发明的一个实施例中，当所述表面缺陷类型包括两种或两种以上时，所述根据所述表面缺陷类型以及缺陷程度获取对应的加速因子的步骤包括：

9、根据所述表面缺陷类型的种类及对应的缺陷程度从预先建立的单因子库中获取对应的单因素加速因子；

10、根据所述单因素加速因子及预先建立的单因子与多因子之间的加速因子拟合方程计算获取对应的多因素加速因子。

11、在本发明的一个实施例中，所述单因子库的建立步骤包括：

12、制备仅具有一种表面缺陷类型的第一试样，其中，同一种表面缺陷类型的不同第一试样的缺陷程度不同；

13、对所述第一试样进行疲劳实验以获取对应试样的疲劳寿命；

14、根据不同的所述第一试样的所述疲劳寿命除以所述标准疲劳寿命以获取对应试样的单因素加速因子并存储。

15、在本发明的一个实施例中，单因子与多因子之间的加速因子拟合方程的获取步骤包括：

16、制备多个包括两种或制备多个包括两种以及两种以上表面缺陷类型的第n试样，其中，n与表面缺陷类型种类的数量相同，且n大于或等于二，且包括相同表面缺陷类型的不同试样中的至少一种表面缺陷类型的缺陷程度不同；

17、对所述第n试样进行疲劳实验以获取对应试样的疲劳寿命；

18、根据不同的所述第n试样的所述疲劳寿命除以所述标准疲劳寿命以获取对应试样的多因素加速因子；

19、将所述第n试样所对应的多因素加速因子、所述第n试样对应的n个表面缺陷类型所对应的n个第一试样的单因素加速因子作为一组数据，以获取多组拟合数据；

20、建立单因子与多因子之间的加速因子拟合方程，并通过多组所述拟合数据对所述加速因子拟合方程进行拟合训练以获取训练后的加速因子拟合方程。

21、在本发明的一个实施例中，单因子与多因子之间的加速因子拟合方程为：

22、fij…n＝x1fi+x2fj+……+xnfn+fk，其中，i、j、……、n表示缺陷类型且不相同，其中n＝n；fi、fj、……、fn表示对应表面缺陷类型的加速因子；x1、x2、……、xn表示对应缺陷类型的单因子系数；fij…n表示有n个表面缺陷类型的多因素加速因子；fk表示拟合方程中的调节常数。

23、本发明还提出一种反应堆结构材料服役寿命的评价系统，包括：

24、缺陷类型获取模块，用于获取待检测试件的表面缺陷类型、缺陷程度；

25、加速因子获取模块，用于获取标准试样的标准疲劳寿命以及根据所述表面缺陷类型以及缺陷程度获取对应的加速因子，所述加速因子包括对应一种表面缺陷类型的单因素加速因子、两种及两种以上表面缺陷类型的多因素加速因子；

26、服役寿命计算模块，用于根据所述加速因子与所述标准疲劳寿命的乘积获取待检测试件的服役寿命。

27、在本发明的一个实施例中，所述加速因子获取模块包括：

28、单因素加速因子匹配模块，用于根据所述表面缺陷类型的种类及对应的缺陷程度从预先建立的单因子库中匹配获取对应的单因素加速因子；

29、多因素加速因子计算模块，用于根据所述单因素加速因子及预先建立的单因子与多因子之间的加速因子拟合方程计算获取对应的多因素加速因子。

30、在本发明的一个实施例中，还包括存储模块，所述存储模块内存储有预先建立的单因子库，所述单因子库包括不同的单一表面缺陷类型在不同缺陷程度下所对应的单因素加速因子以及预先建立的单因子与多因子之间的加速因子拟合方程。

31、本发明还提出一种计算机设备，包括检测设备以及与所述检测设备连接的处理器，所述检测设备用于检测待检测试件的表面缺陷类型、缺陷程度，所述处理器用于执行其内存储的程序时实现上述实施例中任一项所述的反应堆结构材料服役寿命的评价方法的步骤。

32、本发明在实验室开展不同表面状态反应堆结构材料的环境疲劳试验，获得材料的疲劳寿命，疲劳环境选择反应堆结构材料相同的服役环境，影响因素例如选择表面氧化、点蚀和表面损伤三个方面，首先分别对三个因素进行环境疲劳寿命模拟试验，如不同的氧化程度、不同的点蚀坑大小、不同程度的表面损伤，并将不同表面状态的疲劳寿命与理想材料比较，获得加速因子。相似的，存在两种或两种以上因素时，需要根据各个因子的影响情况，结合多因素的影响程度获得综合影响方程，进而实现服役寿命评估时的多因素评估，最终形成一系列不同单因素和多因素下的影响因子，获得单一表面状态因素下环境疲劳寿命加速因子，同时拟合获得二因素和三因素共同作用下的加速因子方程，进一步建立环境疲劳寿命预测方程，代入基准理想条件下的服役寿命即可获得不同表面状态的在役部件的环境疲劳寿命，供现场在役部件的寿命评价使用，以使得对在实际的在役部件进行服役寿命评价时更加快速且准确。