“十四五”计划明确了核电在我国清洁低碳、安全高效的能源体系中的地位和作用,为我国核电产业实现高质量发展产生重要的推动作用。核电大厚度焊接结构制造时通常采用多层多道窄间隙焊接技术,焊接接头中不可避免的会存在焊接缺陷及大梯度力学性能不均匀性,因而焊接接头往往成为整个结构最薄弱的部分。因此,系统研究焊接接头微区力学不均匀性对断裂行为的影响,对准确评价转子工况运行安全性及延长其服役寿命具有十分重要的意义。利用微压剪方法测试窄间隙焊接接头微区力学性能,通过微区剪切强度、应力应变曲线及失效应变,体现焊接接头微区力学不均匀性。在此基础上,进一步研究了焊接接头三点弯曲试验中微区力学性能对裂纹准静态扩展的影响。研究发现,模拟的CTOD值与试验结果吻合,且在室温模拟下的P-V曲线都未出现突进点,未出现失稳扩展现象;取盖面焊层、中间焊层、TIG打底焊层几个特征层进行断裂韧性模拟可知,CTOD值不断减小,断裂韧性依次降低;就盖面焊层来说,热影响区的断裂韧性优于焊缝的断裂韧性。对紧凑拉伸试样进行拉伸试验模拟,同时考虑材料非线性、屈服强度、应变效应研究力学性能不均匀性对裂纹扩展的影响。研究发现,最大等效塑性应变出现在裂纹尖端,高的屈服强度和失效应变会阻碍裂纹的穿越。裂纹初始扩展主要取决于屈服强度的大小,裂纹瞬时扩展主要取决于失效应变的大小。当位于缺口的微区材料屈服强度小于两侧材料时,裂纹沿中间路径向前扩展;当位于缺口的微区材料屈服强度处于中间值时,裂纹向屈服强度低的材料一侧扩展;当位于缺口的微区材料屈服强度高于两侧材料时,裂纹向屈服强度梯度大的方向扩展。数值模拟核电焊接转子钢的焊接接头微区力学性能不均匀性对高周疲劳、低周疲劳寿命的影响,研究发现,等效应力分布趋势与疲劳寿命分布趋势呈镜像分布,对于高周疲劳,微区等效应力影响疲劳寿命;对于低周疲劳,屈服强度大或屈服强度梯度大的微区,尤其是在焊缝微区交界处,疲劳寿命最低。