ICS 27.120.20 CCS F 69 中华人民共和国 能源行业标准 NB/T 20725—2024 NB 核电厂承压设备概率断裂力学评价方法 Evaluation method of pressure -retaining components probabilistic fracture mechanics for nuclear power plant 2024 - 09 - 24发布 2025 - 03 - 24实施 国家能源局 发布 NB/T 20725 —2024 I 目次 前言 ................................ ................................ ................ III 1 范围 ................................ ................................ ............... 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ ..... 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ......... 1 4 缩略语和符号 ................................ ................................ ....... 2 5 总论 ................................ ................................ ............... 3 6 概率分析所需数据的确定 ................................ ............................. 5 7 反应堆压力容器失效频率 计算 ................................ ......................... 5 8 基于失效评定图的管道缺陷失效频率计算 ................................ ............... 9 附录A（资料性） 断裂韧度概率模型 ................................ .................... 12 附录B（资料性） 裂纹尺寸概率模型 ................................ .................... 14 参考文献 ................................ ................................ ............. 15 NB/T 20725 —2024 III 前言 本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本文件由中国核电发展中心归口。 本文件起草单位：中机生产力促进中心有限公司、上海核工程研究设计院股份有限公司、浙江工业 大学、生态环境部核与辐射安全中心、中国核动力研究设计院、中广核工程有 限公司、中国核电工程有 限公司、核电运行研究（上海）有限公司。 本文件主要起草人：潘俊、周舟、马静娴、邱春辉、贺寅彪、陶宏新、李曰兵、高增梁、李铁萍、 孙英学、段远刚、金挺、邓伟、张铭洋、杨成。 NB/T 20725 —2024 1 核电厂承压设备概率断裂力学评价方法 1 范围 本文件规定了核承压设备概率断裂力学 （PFM）评价方法的一般要求。 本文件适用于核动力厂反应堆压力容器和核承压管道的概率断裂力学评价，其他核承压设备的断 裂失效概率分析也可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 19624 在用含缺陷压力容器安全评定 NB/T 20013－2010 含缺陷核承压设备完整性评定 3 术语和定义 GB/T 19624和NB/T 20013—2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 概率断裂力学 probabilistic fracture mechanics; PFM 基于断裂力学和概率方法，定量评价含裂纹部件失效概率的一门学科。 认知不确定性 epistemic uncertainty 是与认知不足相关的不确定性，又称主观不确定性。可以通过知识的积累和数据的扩充来减小其不 确定程度。 随机不确定性 random uncertainty 是研究对象本来所具有的不确定性，又称客观不确定性。通过知识的积累和数据的扩充也无法减小 其不确定程度，例如材料性能指标的分散度等。 蒙特卡洛法 Monte Carlo method 是一种通过对随机变量抽样获得随机数样本，并进行大量仿真来寻找近似解的计算方法，也称统计 模拟法。 裂纹启裂条件概率 conditional probability of crack initiation; CPCI 在某一个瞬态发生的条件下，裂纹启裂发生的概率。 裂纹贯穿条件概率 conditional probability of through -wall cracking; CPTWC 在某一个瞬态发生的条件下，裂纹贯穿发生的概率。 裂纹启裂频率 crack initiation frequency; CIF NB/T 20725 —2024 2 核电厂单位运行时间内（每堆年）发生裂纹启裂的频率。是裂纹启裂条件概率与各瞬态事件发生频 率的乘积，再对全部瞬态事件的计算结果进行求和。 裂纹贯穿频率 through -wall cracking frequency; TWCF 核电厂单位运行时间内（每堆年）发生裂纹贯穿的频率。是裂纹贯穿条件概率与各瞬态事件发生频 率的乘积，再对全部瞬态事件的计算结果进行求和。 反应堆压力容器失效频率 reactor vessel failure frequency; RVFF 裂纹贯穿频率（ TWCF）即为反应堆压力容器失效频率（ RVFF）。 热预应力 warm pre-stress; WPS 对于铁素体材料，若在相对更高温度下施加初始预载荷，材料则表现为在相对较低温度下断裂韧度 提高，该效应即为热预应力效应。 检出概率 probability of detection; POD 无损检测系统检测到给定尺寸缺陷的概率。 4 缩略语和符号 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 PFM：概率断裂力学（ Probabilistic Fracture Mechanics ） RPV：反应堆压力容器（ Reactor Pressure Vessel ） FAD：失效评定图（ Failure Assessment Diagram ） WPS：热预应力（ Warm Pre -Stress） PTS：承压热冲击（ Pressurized Thermal Shock ） POD：检出概率（ (Probability of Detection ） 符号 下列符号适用于本文件。 a ——裂纹深度 ，单位为毫米（ mm）。 IK ——型裂纹的应力强度因子， 单位为 MPa m 。 IaK ——Ⅰ型裂纹的止裂韧度， 单位为 MPa m 。 ICK ——材料平面应变断裂韧度， 单位为 MPa m 。 JCK ——材料裂纹延性扩展 0.2 mm的断裂韧度， 单位为 MPa m 。 rK ——断裂比，应力强度因子与材料断裂韧度的比值，无量纲。 P IK ——一次应力引起的应力强度因子， 单位为 MPa m 。 S IK ——二次应力引起的应力强度因子， 单位为 MPa m 。 matK ——材料断裂韧度，可以是平面应变断裂韧度 KIC，也可由稳定裂纹扩展为 0.2 mm钝化偏置 线时对应的非尺寸敏感断裂抗力 δ 值或 J 值、或由连续的 δ 或 J 阻力曲线表征。 rL ——载荷比，指引起一次应力的施加载荷与塑性屈服极限载荷的比值，表示载荷接近于材料 塑性屈服极限载荷的程度，无量纲。