机械工程学报

作者：吴志懿, 曹昱澎, 赵冠楠, 徐习凯, 包陈

单位：1. 西南交通大学应用力学与结构安全四川省重点实验室 成都 610031;2. 上海核工程研究设计院股份有限公司 上海 200233

关键词：国产Zr-2.5Nb合金压力管,断裂韧性,SEB试样,CT试样,裂纹取向；

基金：国家自然科学基金资助项目(12072294)。

断裂韧性是评估重水堆用Zr-2.5Nb合金压力管安全性的必要力学参数之一。采用小试样开展压力管的断裂韧性研究具有用料少、试验流程简单、试验成本低等优势，特别对于辐照后压力管的断裂韧性评估，小试样相比原管内压爆破试验测得断裂韧性的优势更加突出。使用不同裂纹取向的单边裂纹弯曲(Single edged-notched bending，SEB)和紧凑拉伸(Compact tension，CT)试样开展了国产Zr-2.5Nb合金压力管的室温断裂试验，研究了试样构形和裂纹取向对其断裂韧性的影响规律。结果表明，国产Zr-2.5Nb合金压力管的环向屈服和抗拉强度明显高于轴向性能。轴向裂纹CT试样获得的压力管断裂韧性最大，环向裂纹SEB试样的断裂韧性最低，裂纹取向对SEB试样的断裂韧性影响较小。CT试样的扩展裂纹受曲面结构影响显著，呈现“山”字型特征，而SEB试样的扩展裂纹前沿平直度较好。相比轴向裂纹CT试样，采用环向裂纹SEB试样进行Zr-2.5Nb合金压力管的断裂安全评估将更加保守安全。

来源：2025年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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