ITER PF导体缩径成型机辊轮失效分析.pdfVIP

低温与超导 超导技术 Cryo．＆ Supercond 第41卷 第9期 Superconductivity Vol_41 No．9 ITERPF导体缩径成型机辊轮失效分析 汪程明，武玉 (中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘要：针对ITERPF导体缩径成型机的辊轮失效问题进行了系统的研究及分析。通过对产生裂纹的辊轮进行 取样 ，从金相组织、表面形貌、断 口能谱分析及洛氏硬度测量分析，讨论辊轮失效的具体原因，同时建立Ansys有限 元模型，分析验证成型机辊轮强度可靠性。研究结果表明，辊轮材料含有大量分布不均、粗大聚集的碳化物及成型 机本身由于设计因素造成的应力集中，是辊轮产生裂纹的主要因素，为下一步成型机的改进完善提供了充分的理 论依据。 关键词：失效分析；缩径成型；PF导体 FailureanalysisonITER PF conductorneckingcompactionmachineroller WangChengming，WuYu (InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofScience，Hefei230031，China) Abstract：Inthispaper，westudiedtheproblem oftheITERPFconductorneckingcompactionmachinerollerfailures．First ofall，weinterceptedsmallamountsofsampleincracksrollers．Afterthat，carriedmicrostructure，surfacemorphology，thefrac— tureeneryg spectrum analysis，Rockwellhardnessmeasurement，analysisof thestrengthandspecificcauseoffailureoftheroller werediscussed．Theresultsshow thatdesignfactors thatcausedstressconcentration andtherollermaterial contained alarge numberofunevendistributionofcarbidearethemainfactorsof therollercracks．Thispaperprovidesasufficientbasisforfurther improvements． Keywords：FailureAnalysis，Neckingcompaction，PFconductor 1 引言 等离子体的平衡和控制等离子体位形 J。 PF导体为 CICC(Cable—In—ConduitCon- 国际热核聚变实验堆 (InternationalThermo— ductor)型管内电缆导体，其生产制作主要包括超 nuclearExperimentalReactor，ITER)计划是 由中 导电缆绞制、导体铠甲焊接、导体穿缆、导体缩径 国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度七方共同 成型、预弯收缆、真空检漏和压降i贝0试等七个关键 参与，目前全球规模最大、影响最深远的国际合作 的工艺步骤，其中导体的缩径成形对控制导体空 大科学工程项 目之一，这一计划的成功实施将有 隙率、增强导体的机械性能具有重要的影响 。 助于人类掌握可控核聚变能源的方法 J。 本文针对 PF导体缩径成型时成型机辊轮失效的 作为 ITER装置的主体结构——超导磁体系 原因，进行了详细的分析