Fen计算曲线的应用和计算方法

2007年美国NRC基于NUREG/CR-6909的数据和建议，颁布了RG1.207导则，给出了锻造和铸造奥氏体不锈钢的环境疲劳影响因子F_en的计算表达式。

F_en表达式中主要考虑了温度因子T′、溶解氧因子O′和应变速率因子R′的影响，并建议了各因子的边界条件。根据以下核级锻造主管道用不锈钢316LN当前试验设置参数：

高温高压水腐蚀疲劳试验温度：300℃；

溶解氧DO：＜5μg/kg；

应变速率：0.04%/s。

依据对应F_en表达式，可以计算上述应变速率下各影响因子值如下：

T′=0.857；(www.xing528.com)

O′=0.281；

R′=-2.303。

因此，可以计算得到F_en的数值如下：

F_en=exp[0.734-0.857×0.281×（-2.303）]=exp[1.2886]=3.63

通过对核级锻造主管道用不锈钢316LN在300℃、DO＜5μg/kg的高温纯水中应变速率为0.04%/s的疲劳寿命与ASEM平均曲线、设计曲线及F_en=3.63预测曲线的对比，应变速率为0.04%/s的疲劳强度数据点主要分布在F_en=2.63预测曲线的上侧区域。环境疲劳试验数据点主要分布在ASME平均曲线的下侧，说明该溶解氧和应变速率条件下高温高压水环境确实降低了核级锻造主管道用不锈钢316LN的疲劳抗力，F_en的预测可以包含该环境效应。

然而，2007年颁布的RG1.207建议的F_en表达式存在一些问题。典型的如：在温度小于150℃或者应变速率大于0.4%/s时，环境效应应该可以忽略，F_en的数值应该回归到1，但该表达式计算的F_en仍为2左右，这与任何的环境疲劳机制都不符。而且该表达式在高DO条件下会对某些材料的F_en产生保守估算，如对低碳的锻造不锈钢或非敏化的高碳锻造不锈钢。针对上述问题，NRC和ANL在补充最新的环境疲劳强度数据的基础上，近些年不断更新表达式及优化其边界条件，于2012年底给出了Updated NUREG/CR-6909，建议了更新版的F_en表达式并向公众征求意见。修订版中解决了RG1.207中表达式不能自洽的问题，同时对温度因子T′、溶解氧因子O＇和应变速率因子R＇的表达式及对应的边界条件进行了修订。