Abstract Recently, efforts have been made to apply the leak-before-break (LBB) design concept to the main steam line (MSL) piping in secondary systems of Korea standard nuclear power plants (KSNPs). In this study, the microstructures, mechanical properties, and consequential LBB margins of five candidate materials (SA335 Gr.P11/P22, SA508 Gr.3 Cl.2, SA508 Gr.3 Cl.1, and SA508 Gr.1A steels) were evaluated, and strong/weak points of candidate materials for applying MSL piping were analyzed through the comprehensive analysis including microstructure, mechanical properties, LBB margin, usage history, economics, and so on. SA508 Gr.1A steels, which has been used extensively as a piping material in NPPs and has a low fabrication cost, had a good combination of yield strength and fracture toughness. They had LBB margin of 1.11–1.21. SA508 Gr.3 Cl.1 steel had an excellent combination of yield strength and fracture toughness with an LBB margin of 1.64. SA508 Gr.3 Cl.2 steel had the highest LBB margin (1.84) because it had the highest strength; however, it had low fracture toughness and low upper shelf energy (USE). The effect of yield strength on the LBB margin was considerably higher than the effect of fracture toughness. SA508 Gr.3 Steels have high LBB margin owing to the high yield strength, but they have never been used for piping materials in NPPs before. SA335 Gr.P11 and P22 had the LBB margin of 1.1 and 1.23, respectively. However, the elongation and J-R fracture toughness of SA335 Gr.P11 and P22 decreased significantly at 286 °C owing to dynamic strain aging (DSA).

中文翻译：

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韩国核电站主蒸汽管线候选材料LBB特性评价

摘要 最近，韩国标准核电站 (KSNPs) 二次系统的主蒸汽管线 (MSL) 管道中已经努力将泄漏前泄漏 (LBB) 设计概念应用到。在本研究中，五种候选材料（SA335 Gr.P11/P22、SA508 Gr.3 Cl.2、SA508 Gr.3 Cl.1 和 SA508 Gr.1A 钢）的微观结构、机械性能和相应的 LBB 裕度分别为通过微观结构、力学性能、LBB裕度、使用历史、经济性等综合分析，对应用于MSL管道的候选材料进行了评估，并分析了其优缺点。SA508 Gr.1A 钢已被广泛用作核电厂的管道材料，制造成本低，具有良好的屈服强度和断裂韧性组合。他们的 LBB 保证金为 1.11-1.21。SA508 Gr.3 Cl。1 号钢具有优异的屈服强度和断裂韧性组合，LBB 裕度为 1.64。SA508 Gr.3 Cl.2 钢具有最高的 LBB 裕度 (1.84)，因为它具有最高的强度；然而，它具有低断裂韧性和低上架能 (USE)。屈服强度对 LBB 裕度的影响远高于断裂韧性的影响。SA508 Gr.3 钢由于屈服强度高而具有高 LBB 裕度，但它们以前从未用于核电厂的管道材料。SA335 Gr.P11 和 P22 的 LBB 裕度分别为 1.1 和 1.23。然而，由于动态应变时效 (DSA)，SA335 Gr.P11 和 P22 的伸长率和 JR 断裂韧性在 286 °C 时显着降低。2 钢具有最高的 LBB 裕度 (1.84)，因为它具有最高的强度；然而，它具有低断裂韧性和低上架能 (USE)。屈服强度对 LBB 裕度的影响远高于断裂韧性的影响。SA508 Gr.3 钢由于屈服强度高而具有高 LBB 裕度，但它们以前从未用于核电厂的管道材料。SA335 Gr.P11 和 P22 的 LBB 裕度分别为 1.1 和 1.23。然而，由于动态应变时效 (DSA)，SA335 Gr.P11 和 P22 的伸长率和 JR 断裂韧性在 286 °C 时显着降低。2 钢具有最高的 LBB 裕度 (1.84)，因为它具有最高的强度；然而，它具有低断裂韧性和低上架能 (USE)。屈服强度对 LBB 裕度的影响远高于断裂韧性的影响。SA508 Gr.3 钢由于屈服强度高而具有高 LBB 裕度，但它们以前从未用于核电厂的管道材料。SA335 Gr.P11 和 P22 的 LBB 裕度分别为 1.1 和 1.23。然而，由于动态应变时效 (DSA)，SA335 Gr.P11 和 P22 的伸长率和 JR 断裂韧性在 286 °C 时显着降低。屈服强度对 LBB 裕度的影响远高于断裂韧性的影响。SA508 Gr.3 钢由于屈服强度高而具有高 LBB 裕度，但它们以前从未用于核电厂的管道材料。SA335 Gr.P11 和 P22 的 LBB 裕度分别为 1.1 和 1.23。然而，由于动态应变时效 (DSA)，SA335 Gr.P11 和 P22 的伸长率和 JR 断裂韧性在 286 °C 时显着降低。屈服强度对 LBB 裕度的影响远高于断裂韧性的影响。SA508 Gr.3 钢由于屈服强度高而具有高 LBB 裕度，但它们以前从未用于核电厂的管道材料。SA335 Gr.P11 和 P22 的 LBB 裕度分别为 1.1 和 1.23。然而，由于动态应变时效 (DSA)，SA335 Gr.P11 和 P22 的伸长率和 JR 断裂韧性在 286 °C 时显着降低。