HJ 1201—2021 放射性物品运输容器防脆性断裂的安全设计指南.pdf

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1、中华人民共和国国家生态环境标准 HJ 12012021 放射性物 品运输容 器防脆性 断裂的安 全 设计指南 Guidelines for the safe design of packaging for radioactive material against brittle fracture 本电子版为正式标准文本，由生态环境部环境标准研究所审校排版。 2021-11-13发布 2021-12-01实施 生 态 环 境 部 发 布 HJ 1201 2021 i 目 次 前 言 . ii 1 适 用范 围 . 1 2 规 范性 引用 文件. 1 3 术 语和 定义 . 1 4 防 脆性 断裂

2、 设计 方法 的 选取 . 2 5 防 脆性 断裂 评价 免除 条 件 . 2 6 用 无塑 性转 变温 度等 材 料韧性 指标 评价 铁素 体钢 的方法 . 2 7 利 用断 裂力 学理 论评 价 抗断裂 性能 的方 法 . 6 HJ 1201 2021 ii 前 言 为 贯彻 中华 人民 共和 国 环境保 护法 中 华人 民共 和国放 射性 污染 防治 法 中华人 民共 和国 核安 全法 ， 防治 放射性 污染 ， 保障人 体健康 ，保 护生态 环境， 规范放 射性 物品运 输容器 防脆性 断裂 的安 全 设计工 作， 制定 本标 准。 本标准 规定 了放 射性 物品 运输容 器的 防脆

3、性断 裂安 全设计 评价 方法 ， 是 与 放 射性物 品安 全运 输 规 程 （GB 11806 ） 相 配套 的 标准。 本标准 为首 次发 布。 本标准 由生 态环 境部 辐射 源安全 监管 司、 法规 与标 准 司组 织制 订。 本标准 起草 单位 ：中 机生 产力促 进中 心、 中国 核电 工程有 限公 司。 本标准 由 生 态环 境 部 2021 年 11 月 13 日 批准 。 本标准 自 2021 年 12 月 1 日起实 施。 本标准 由生 态环 境部 解释 。HJ 1201 2021 1 放射性物品运输容器防脆性断裂的安全设计指南 1 适用范围 本标准 规定 了放 射性 物

4、品 运输容 器防 脆性 断裂 的安 全设计 评价 方法 。 本标准 适用 于铁 素体 钢、 奥氏体 不锈 钢、 球墨 铸铁 等金属 材料 制造 的放 射性 物品运 输容 器包 容 系 统 的防脆 性断 裂设 计， 非包 容系统 的防 脆性 断裂 设计 可参照 执行 。 2 规范性引用文件 本标准 引用了 下列 文件或 其中的 条款。 凡是 注明日 期的引 用文件 ，仅 注日期 的版本 适用于 本标 准 。 凡是未 注日 期的 引用 文件 ，其最 新版 本（ 包括 所有 的修改 单） 适用 于本 标准 。 GB 11806 放射性 物品 安全 运输 规程 GB 150 压力容 器 GB/T 22

5、9 金属材 料 夏比 摆锤 冲击 试验方 法 GB/T 4161 金属材 料 平面 应变 断裂 韧度 K IC 试 验方 法 GB/T 5482 金属材 料动 态撕 裂试 验方 法 GB/T 6803 铁素体 钢的 无塑 性转 变温 度落锤 试验 方法 GB/T 8363 钢材 落锤 撕裂 试验 方法 GB/T 21143 金属材 料 准静 态断 裂韧 度的统 一试 验方 法 3 术语和定义 下列术 语和 定义 适用 于本 标准。 3.1 无塑性转变温度 nil-ductility transition temperature 按照落 锤试 验标 准方 法进 行试验 时， 落锤 试样 断裂 时

6、的最 高温 度， 用 T NDT 表 示。 3.2 断裂韧度 fracture toughness 通常指 准静 态单 一加 载条 件下的 裂纹 扩展 阻力 的通 用术语 ，用 K Ic 表示 。 3.3 动态断裂韧度 dynamic fracture toughness 表征材 料抵 抗裂 纹扩 展的 能 力 ，是 度量 材料 在动 态加 载 下韧 性好 坏的 一个 定量 指 标，用 K Id 表示。 3.4 应力强度因子 stress intensity factor 均匀线 弹性 体在 特定 的裂 纹扩展 类型 下理 想裂 纹尖 端应力 场的 幅值 ，用 K 表示 。 3.5 屈服强度

7、yield strength 当金属 材料 呈现 屈服 现象 时， 在 试验 期间 发生 塑性 变形而 力不 增加 时的 应力 。 应区 分上 屈服 强 度 和HJ 1201 2021 2 下屈服 强度 。上 屈服 强度 用 R eL 表 示， 下屈 服强 度 用 R eH 表 示。 屈服 强度 通 常 是 指 准 静 态 加载速率下测 得的下 屈服 强度 。 3.6 动态屈服强度 dynamic yield strength 动态加 载速 率（ 如冲 击） 下测得 的屈 服强 度，用 yd 表示 。 3.7 净截面应力 net section stress 净截面 上的 平均 应力 。净 截

8、面等 于总 体截 面（ 毛截 面）减 去截 面中 孔洞 面积 。 4 防脆性断裂设计方法的选取 4.1 为 满足 运输 容器 在 GB 11806 规 定的 正常 运输 条 件和运 输事 故条 件下 放射 性物品 运输 的安 全要 求， 限制外 部辐 射 ， 确 保对 放 射性物 品的 包容 ， 并防 止 核临界 ， 放射 性物 品运 输 容器在 货包 设计 时应 防止 脆 性断裂 。 4.2 设计者 可选 用下 述任 何一种 方法 进行 防脆 性断 裂设计 评价 ： 第一种 方法 为通 过选 用材 料免除 防脆 性断 裂评 价， 其免除 条件 为选 用在 要求 的使用 温度 范围 内 （ 包

9、 括低至-40 ） 能够 保持 延性和 韧性 比较 高的 材料 。 第二种 方法 为通 过测 试无 塑性转 变温 度等 材料 韧性 指标评 价铁 素体 钢的 抗断 裂性能 。 第三种 方法 为 利 用断 裂力 学理论 评价 结构 的抗 断裂 性能。 前两种 方法 是仅 基于 材料 试验要 求的 准则 ， 需证 明 某些材 料参 数 （如 冲击 吸 收能量 ） 若不 低于 其许 用值， 则该 材料 具有 良好 的韧性 。 第 三种 方法 基于 断裂力 学方 法， 适用 于 所 有材料 ， 需 证明 计 算 的 运 输 容器包 容系 统的 应力 强度 因子与 测定 的材 料断 裂韧 度之间 存在

10、足够 的裕 度。 4.3 在实际 工作 中可 以采 用其他 的替 代方 法， 但应 论证其 合理 性。 5 防脆性断裂评价免除条件 5.1 设计选用材 料时， 选 用在 GB 11806 规定 的正 常 运输条 件和 运输 事故 条件 下， 在 要求 的使 用温 度范 围内 （ 包括 低至-40 ） 能 够保持 较高 延性 和韧 性的 材料， 例如 奥氏 体不 锈钢 ， 可免除 防脆 性断 裂评 价 。 5.2 对铸造 奥氏 体不 锈钢 ，不能 免除 其防 脆性 断裂 评价， 需通过 6.2 所 述的 力学试 验证 明其 具有 足 够 的延性 和断 裂韧 性。 6 用无塑性转变温度等材料韧性指

11、标评价铁素体钢的方法 6.1 概述 确定无 塑性 转变 温度 的基 础是确 定某 一温 度， 在此 温度下 进行 标准 落锤 试验 时， 焊 接接 头处 不 会 出 现脆性 断裂 。 6.2 提 供了 基 于冲击 吸收 能量 或侧 膨胀 值评价 铁素 体钢 的方 法， 6.3 提供 了基 于无 塑性 转变 温度评 价铁 素体 钢的 方法 ， 可 采用 任意 一种 。 本方 法 适用于 运输 容器 用母 材的 评价 ， 也 适用 于焊 缝和 热 影响区 的评 价。 6.2 用冲击吸收能量或侧膨胀值作为验收指标的评价方法 对于铁 素体 钢 （ 含螺 栓） ， 已建立 大量 的冲 击吸 收能 量 （

12、夏 比 V 型 缺口 冲击 试 验） 与 断裂 韧度 关系 的数据 库 ， 冲 击吸 收能 量 可作为 材料 韧性 的间 接指 标。 其基 础是 确定 无塑 性 转变温 度方 法 ， 验 收准 则 是HJ 1201 2021 3 在规定 温度 下夏 比 V 型 缺 口冲击 试验 测得 的冲 击吸 收能量( 或者 侧膨 胀值) 大于 标准规 定的 限值 。 在低 温 下的冲 击吸 收能 量限 值可 参考相 应的 标准 ，温 度应 至少包 括要 求的 使用 温度 范围（ 包括 低至-40 ）。 6.3 用无塑性转变温度作为验收指标的评价方法 6.3.1 评价基础 本章规 定了 不同 货包 级别 和

13、不同 截面 厚度 铁素 体钢 应满足 的断 裂韧 性评 价准 则。 准 则要 求材 料 的 无 塑性转 变温 度与 事故 条件 下 最低 使用 温度 （-40 ） 的最小 温度 差是 截面 厚度 的函数 。 该 温度 差是 以 无 塑性转 变温 度与 断裂 韧 度 的关系 为基 础。6.3 适用于 B 型货 包包 容系 统的 防 脆性断 裂评 价，C 型货 包 可 参照 B 型 货包 级 进行 评 价，B 型或 C 型 货包 之外 的 其他 货包 可参 照 B 型 货 包级 进行 评价 ，也 可按 照 GB 150 等其 他标 准评价 。B 型 货包 级 包容 系统 对组合 应力 采用 的失

14、效理 论是最 大剪 应力 理论 ， 控 制应力 是应 力强 度； B 型 货包 级、 级 包容 系统 对组合 应力 采用 的失 效理 论是最 大应 力理 论， 控 制 应 力是第 一主 应力 。 第 7 章 中应力 分析 可参 照本 条执 行。 6.3.2 公称壁厚小于 100 mm 的铁素体钢评价准则 根据货 包装 载放 射性 内容 物活度 水平 的不 同 对 B 型 货包进 行了 分级 ， 分级 原 则见 表 1 。 级需 要对 包容系 统 的 每个 试样 进行 断裂韧 性 试 验， 评价 结果 应满足 级 的评 价准 则， 参见 表 2 ； 级和 级可以 进行试 验或 者参 考相 应标

15、准数据 ，评 价结 果应 满足 相应级 别的 评价 准则 ，参 见表 3 、表 4 。 关键 部 件 是 指因断 裂失 效而 导致 运输 容器包 容系统 穿 透或 破裂 的部件 。 表 1 B型货包分级 内容物形式 级 级 级 低比活度 超过 1000 TBq 或超过 3000A 1 或 3000A 2 低于 1000 TBq 并且低 于 3000A 1 或 3000A 2 特殊形式 超过 3000A 1 或者超过 1000 TBq 在 30A 1 和 3000A 1 之间并且不超过 1000 TBq 低于 30A 1 并且低于 1000 TBq 一般形式 超过 3000A 2 或者超过 10

16、00 TBq 在 30A 2 和 3000A 2 之间并且不超过 1000 TBq 低于 30A 2 并且低于 1000 TBq 注：A 1 为对特殊形式放射性物 品的活度限值；A 2 为对所有其 他放射性物品的活度限值。 表 2 I级的评价准则 壁厚 B/mm 断裂韧性验收准则 16 B 100 依据 GB/T 6803 测得的无塑性 转变温度 T NDT 必须低于图 1 中 确定 的 T NDT 限值； 此外，如果材料的屈服强度 R p0.2 485 MPa ，还需满足以下要求： 试样厚度 16 mm， 在上平台温 度下， 动态撕裂试验 （GB/T 5482 ） 结果应满足 ： 动态撕 裂

17、能 DT 540 J ； 或在上平台温度下， 夏比 V 型 缺口冲击试验 （GB/T 229 ） 结果 应 满足： 冲击吸收能量 KV 8 61 J 。 5 B 16 在最低使用温度（LST ）下，动 态撕裂试验（GB/T 5482 ）结果 应满足 ：纤维断面率 80% ； 或在最低使用温度（LST ）下， 落锤撕裂试验（GB/T 8363 ）结 果应满足 ：剪切面积百 分数 SA% 80% 。 注：LST 为最低使用温度（-40 ），是运输容器用金属的最低温度，下文所涉及的 LST 与 此相同。 HJ 1201 2021 4 表3 级的评价准则 壁厚 B/mm 断裂韧性验收准则 16 B 1

18、00 全速加载下， 依据 GB/T 6803 测得的无塑性转变温度 T NDT 必 须低于图 2 中曲线 1 或图 3 中 K D / yd -A 曲线 1 确定的 T NDT 限值； 减速加载下，依据 GB/T 6803 测得的无塑性转变温度 T NDT 必须 低于 图 2 中曲线 2 、曲 线 3 或图 3 中曲线 2 、曲线 3 确定 的 T NDT 限值。 5 B 16 在最低使用温度（LST ）下，动 态撕裂试验（GB/T 5482 ）结果 应满足：纤维断面率 50% ； 或在最低使用温度（LST ）下， 落锤撕裂试验（GB/T 8363 ）结 果应满足：剪切面积百 分数 SA% 5

19、0% ； 或使用细晶正火钢或韧性更好的钢材， 无需进行断裂韧性测试。 B 5 B 小于 5 mm 时，无要求。 注： 全速加载即为不使用减 震装置( 如减震器) 情况下的加载 ；减速加载即为使用减震装置降低加载速率。 表4 级的评价准则 壁厚 B/mm 断裂韧性验收准则 10 B 100 B 16 mm 时，依据 GB/T 6803 测得的 T NDT 应满足：T NDT -13 ； 或使用厚度 16 mm 的试样时， 在-13 下动态撕裂试验 （GB/T 5482 ） 结果应满足： 动 态撕裂 能 DT 68 J ； 或在-13 下，夏比 V 型缺口 冲击试验（GB/T 229 ）结果应 满

20、足：KV 8 20 J ； 或使用 细晶 粒正火 钢或 韧性更 好的钢 材， 或使用 轧制 钢，假 定焊缝 残余 应力已 去除， 且满足无损检验验收准则。这两种情况下， 无需进行断裂韧性测试。 B 10 B 小于 10 mm 时，无要求。 注 1： 为基于线弹性分析的计算应力或试验测得应变通过 广义 虎克定律算出的应力，单位：MPa 。 注 2 ： yd 为动态屈服强度，单位：MPa ；当 R p0.2 415 MPa 时， yd =R p0.2 +205 MPa ；415 MPa R p0.2 485 MPa 时， yd =R p0.2 +140 MPa ；R p0.2 485 MPa 时，

21、 yd =R p0.2 +100 MPa；R p0.2 为材料标准室温 0.2% 非比 例延伸强度 。 注 3 ：K d 为动态断裂韧度，单位： MP a m 。 注 4 ：A 为 LST 与 T NDT 的温度 差，A=LST-T NDT ，单位： ， 下同 。 注 5 ：K d / yd 为动态断裂韧度与 动态屈服强度的比值，单位 ： m ，下同。 图1 I 级的关键部件断裂设计图 0.35 适用于薄 壁部件 T NDT =LST-A 0.25 0.1 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 0 16 20 40 60 80 100 A, 壁厚 B ，mm 0.

22、3 0.2 0.15 K Id / yd / yd 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.15 HJ 1201 2021 5 壁厚 B ，mm 注 1： 曲线 1 是屈服应力水平 下全速加载时的基本 K Id / yd 曲线 。 注 2： 当有效载荷小于约 100 g 时， 曲线 2 由曲线 1 平移 17 得到， 可用于 415 MPa R p0.2 690 MPa 范围内的钢 ； 曲线 3 由曲线 1 平移 39 得到 ，可用于 R p0.2 415 MPa 的钢 ，其中 g 为重力加速度 。 图2 级的关键部件断裂设计图 A ， 壁厚 B ，mm 注 1： 曲线 1 是屈服应力水平

23、 下全速加载时的基本 K Id / yd 曲线 。 注 2： 对于低于 100 g 的减速加载情况：曲线 2 是由曲线 1 平移 17 得到的，可用于 415 MPa R p0.2 690 MPa 范 围内的钢；曲线 3 是由曲线 1 平移 39 得到的，可用 于 R p0.2 415 MPa 的钢，其 中 g 为重力加速度 。 注 3： 加装减载装置时，加载 速率使 货包 关键部件的材料产生 0.1/s 量级的应变速率。 图3 级的关键部件断裂设计图 3 9 T NDT =LST-A 适用于薄壁部件 3 0.25 2 1 0.05 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 0

24、16 20 40 60 80 100 0.35 0.3 0.2 0.15 0.1 0 17 KId/ yd 50 1 39 20 2 3 -10 0 16 20 40 60 80 100 40 30 10 0 -20 A ， 17 HJ 1201 2021 6 6.3.3 公称壁厚为 100 mm300 mm的铁素体钢评价准则 在要求 的使用 温 度（ 包括 低至-40 ） 下 ，依据 GB/T 6803 测得 的铁 素体 钢 无塑性 转变 温度 T NDT 应不高 于 表 5 中 确定 的限 值。 表5 无塑性转变温度限值 壁厚 B / mm T NDT / 100 -97 200 -104

25、 300 -107 注： 对于其他壁厚，可以利用线性插值法来确定 T NDT 。 7 利用断裂力学理论评价抗断裂性能的方法 7.1 概述 该 方法 基于 线弹 性断 裂力 学， 适 用于 所有 工程 材料 。 线弹性 断裂 力学 是用 弹性 力学的 线性 理论 对 含 裂纹的 零部 件进 行力 学分 析，并 由此 求得 应力 强度 因子等 特征 参量 作为 评价 指标判断 构 件是 否 失 效。 7.2 应力强度因子计算 基于线 弹性 断裂 力学 的应 力强度 因子 计算 式为 ： = （1 ） 式中： K I 应 力 强度 因子 ，MPa m ； Y 形 状因 子， 是与 缺陷 和结构 的尺

26、 寸、 取向 以及 几何形 状 等 有关 的常 数 ， 无量纲 参数 ； 名 义应 力 ， 是运 输容 器无缺 陷时 算出 的运 输容 器包容 系统 的应 力 ，MPa ； a 裂 纹深 度 ，m 。 7.3 防脆性断裂准则 基于线 弹性 断裂 力学 的 防 脆性断 裂准 则为 ： K I K I(mat) （2） 式中： K I 应力 强度 因子 ，MPa m ； K I(mat) 货包在 将要 承受 的加载 速率 下试 验测 得的 断裂韧 度 ， M P a m 。 使用公式 （2 ）中的 安全 系 数时 ， 应考虑 应力 计算、 缺陷检测 、断 裂韧 度 测试 时产生 的不确 定度 。

27、在正常运 输条件 下， 安全 系数宜取 10 ；在运 输事 故条 件下，安 全系数 宜取 2 。公 式（2） 中的最 小安 全系数 应使 用载 荷参 数和 假设缺 陷尺 寸的 上限 和断 裂韧 度 的下 限。 安全 系数 应 由货包 设计 者选 择和 证 明 是合理 的， 同时 货包 设计 者应考 虑确 认应 力分 析方 法 （如 有限 元分 析程 序） 的置信 度、 材料 性 能 的 分 散 性以及 无损 检 验 法检 出缺陷 及其 尺寸 的不 确定 度， 该安全 系数 应为 主管 部门 所接受 。 7.4 评价过程 7.4.1 一般步骤 评 价过 程按 照以 下步 骤开 展： HJ 120

28、1 2021 7 a ） 在 运输 容器 关键 部位 和垂直 于最 大主 应力 的方 向假设 一个 参考 缺陷 ； b ） 计算 GB 11806 中 规定 的正常 运输 条件 和运 输事 故条件 下力 学试 验中 的运 输容器 应力 ， 并 确 保 已考虑 要求 的各 种载 荷组 合 ； c ） 计 算参 考裂 纹尖 端的 应力强 度因 子； d ） 确 定在 运输 容器 可能 承受的 加载 速率 下材 料断 裂韧度 的下 限值 ； e ） 在 相关 的载 荷条 件下 ，计算 所施 加的 净截 面应 力与屈 服强 度的 比值 ； f ） 应力 强度 因子 和材 料 断裂韧 度之 间的 安全

29、裕度 ， 以 及所 受应 力和 屈服 强 度之间 的安 全裕 度 ， 应 确保不 会 因 GB 11806 中 规 定的力 学试 验而 导致 不稳 定的裂 纹扩 展或 脆性 断裂 。 步骤 b ） 与 步骤 f ）也 可采 用力学 试验 的方 法进 行验 证。 7.4.2 考虑因素 7.4.2.1 缺陷假设 本标准 中提 到了 三种 不同 的缺陷 尺寸 ： “ 参 考缺 陷尺 寸 ” 是用 于分 析的 假定 缺 陷尺寸 ； “拒 收缺 陷尺 寸” 是 在役前 检查 中发现 不满足 质量控 制要 求的缺 陷尺寸； “临 界缺陷 尺寸 ” 是指在 设计基 准载 荷条 件 下将造 成潜 在不 稳定

30、扩展 的缺陷 尺寸 。 无论是 分析 论证 ， 还是 试 验验证 ， 参考 缺陷 都应 设 置在运 输容 器包 容 系 统的 表面 ， 该 处应力 在 整个 包容系 统上 最大 。 如果 运 输容器 承受 循环 载荷 或脉 动载荷 ， 则应 考虑 在役 疲 劳裂纹 扩展 的可 能性 。 当 最 大应力 的位 置不 确定 时， 需要多 重论 证。 参考 缺陷 的方位 应使 通过 计算 或试 验测试 确定 表面 应 力 的 最 大 分量垂 直于 缺陷 所在 平面 。 参 考缺 陷尺 寸应 与体 积 检验 灵 敏度 、 检测 不确 定 度、 拒收 缺陷 尺寸 以及 临 界 缺陷尺 寸相 适应 。 参

31、考缺 陷形 状应 为 半 椭圆 形， 纵横 比 （ 即长 度与 深 度之比 ） 应为 6:1 或 更大 。 参考缺 陷在 最大 应力 方向的 投影 面积 应大 于役 前检查 时容 器壁 内典 型缺 陷拒收 或修 理的 限值 。 当 采 用人造 缺陷 进行 试验 验 证 时， 人造 缺 陷的 尖端 应尽 可能呈 类裂 纹状 ， 并 且具 有被运 输容 器设 计者 证实 且被主 管部 门接 受 的 参 考 裂 纹尖端 锐度 。对 于球 墨铸 铁，推 荐裂 纹尖 端的 圆角 半径不 大 于 0.1 mm。 铁素体 钢的 参考 缺陷 尺寸 见表 6 。 在 确保 缺陷 可检 出 并保证 一定 安全 裕

32、度 的 前 提下可 以假 定更 小 的 缺陷尺 寸用 于评 价。 表 6 参考缺陷尺寸 壁厚 B /mm 缺陷深度 a/ mm 缺陷长度 l/ mm B 40 min(B/2 ，10) 6min(B/2 ，10) 40B 100 25 150 100B 300 B/4 1.5B B 300 75 450 7.4.2.2 无损检验 运输容 器设 计时 应选 择适 当的无 损检 验方 法， 按照 标准的 程序 进行 表面 检验 和体积 检验 。 表 面 检验 可采用 磁粉 检验 、 液体 渗 透 检验 或涡 流检验 ； 体 积 检验 可 采用 射线 检验 或超 声波检验 。 如 果使 用参 考 缺

33、 陷概念 和基于 断裂 力学的 方法， 则运输 容器 的设计 者必须 证明规 定的 无损检验 方法 具有足 够的 灵敏 度 ， 以保证 能够 检测 到任 何此 类缺陷 。 设计者 应考 虑缺 陷萌 生或 扩展的 可能 性和 可能 的在 役材料 退化 ，以 确定 定期 无损检验 的 要求 。 7.4.2.3 应力计算或测试 参考缺 陷尖 端的 应力 强度 因子的 计算 都应 基于 关键 部件中 的最 大拉 应力 。 应 力 应通过 对无 缺陷 运 输HJ 1201 2021 8 容器的 计算 来确 定。 该应 力 是无缺 陷运 输容 器中 缺陷 位置处 由于 外力 作用 所引 起的应 力， 称为

34、 名义 应力 。 如果采 用有限 元分 析方法 ，有限 元模型 必须 调整到 关键区 域的每 个检 测点和 姿态都 能给出 精确 的结 果 。 当应力 场是 从表 面应 变测 试 （ 比例 模型 或全 尺寸 运 输容器 的性 能试 验 ） 中 推 断所得 ， 则推 断出 的应 力 场 也应该 证明 是合 理的 。 当 应变测 试仪 用于 应力 集中 区域时 ， 应 考虑 到测 点布 置误差 或应 变计 长 度 影 响 可 能造成 的测 量误 差。 使用动 力学 有限 元分 析应 满足以 下条 件： a ） 计 算机 程序 能够 分析 冲击事 件； b ） 使 用可 靠或 保守 的力 学性能 参

35、数 ； c ） 模 型精 确或 经过 保守 的简化 。 从测试 结果 推导 应力 时， 应考虑 测试 仪特 性、 测试 位置和 数据 转换 的合 理性 。 应力评 价还 需考 虑材 料的 动态特 性和 结构 特性 。 7.4.2.4 断裂韧度的确定 材料断 裂韧 度的 确定 方法 应从 图 4 所 示的 三个 选项 中选择 。 选项 1 应是 通过 测 试-40 下特定 材料 断裂 韧度 确定 的最小 值。 它 代表 了从 材 料供应 商提 供有 限 数 量的试 样并 在适 当的 加载 速率和 几何 约束 条件 下获 取一组 有统 计意 义的 数据 。 对特 定运 输容 器， 试 样 应 当具

36、有 代表 性。 选项 2 应根 据材 料断 裂韧 度的下 限值 确定 。 作 为一 种极限 情况 ， 该 选项 包含 标准中 规定 的铁 素 体 钢 断裂韧 度的 测 试 。 下限 值 可以建 立在 静态 、 动态 和 止裂断 裂韧 度合 成数 据的 基础上 。 可以 通过 参考 下 限 （或接近 下限 ）曲线 来简 化 材料的 测试程 序。 适量的 数据点 应足以 证明 该曲线 对于材 料的牌 号、 特定 炉 批号的 适用 性。 选项3 应 是基 于满 足GB/T 4161 标准 要求 的静 态加 载 速率和 裂纹 尖端 约束 的统 计断裂 韧度 数据 的最 小值， 或者基 于弹 塑性 方

37、法测 试 断裂 韧度 （ 可采 用 GB/T 21143 ） 。 根据 GB/T 4161 进行 的 线弹 性断 裂力 学测试 的试 验温 度应 至少 低至-40 ， 但也 可以 选择 更低的 温度 以满 足 GB/T 4161 的 试验 条件 。 使用 弹 塑性断 裂力 学进 行的 断裂 韧性测 试应 在最 低的 使用 温度下 进行 。 前两个 选项 应包 括代 表实 际运输 货包 应用 的加 载速 率或应 变率 、 温度 和约 束 条件 （ 如 厚度 ） 的材 料 断裂韧 度。 对于 平面 应变 条件， 静 态 加载 时测 断裂 韧度 KIC 或 JIC 适用于许多大厚度的 B 型 货包。此外， 在 高 加 载速 率或 冲击 条件 下的动态 断 裂韧 度 KId ， 对 于某些 材料 来说 ，可 能明显 低于 相同 温度 下 对 应的 静态 断 裂韧 度KIC 。 HJ 1201 2021 9 注：K I(mat) 单位： MP a m 。 图4 基于选项1、2、3选择的断裂韧度的相对值 特定测试程序和 材料的数据集 选项 1 通用数据集 的下限 选项 2 选项 3 -40 温度， K I(mat)