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反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel, RPV)顶盖控制棒驱动机构(Control Rod Driving Mechanism, CRDM)管座J形坡口焊接接头区的早期应力腐蚀(Stress Corrosion Cracking, SCC)开裂比较严重,是导致RPV顶盖含辐射性介质泄漏的主要原因。而J形坡口焊接接头中的残余应力是引起SCC的主要驱动力。目前,对CRDM管座寿命和完整性的研究中,还没有准确的纳入焊接残余应力,对焊接残余应力影响下的裂纹前端的应力强度因子的分布及SCC裂纹扩展的过程、形态和时问还缺乏分析研究。本文利用热-弹塑性有限元法计算研究了J形坡口焊接接头中残余应力的分布规律,并将此焊接残余应力场导入到三维含轴向裂纹缺陷管座的焊接接头区中,直接计算得到了焊接残余应力与工作内压和温度耦合作用下的裂纹前沿的等效应力强度因子Keq的分布规律。然后,计算分析了管座中的初始裂纹在其前沿实际Keq分布控制下的SCC裂纹的自然扩展过程和形态。研究得到的主要结果如下：(1)对于中心位置和位于53°位置处的CRDM管座与RPV封头之间的对称与非对称JJ形坡口焊接接头的残余应力计算发现：管座内表面的残余应力值明显低于焊缝侧外表面的应力值,且管座中环向残余应力比轴向残余应力要高得多。因此,管座外表面焊缝端部到根部的区域产生SCC裂纹的可能性比较大,且在高的环向应力作用下,产生轴向裂纹的可能性更大。(2)在焊接残余应力、工作内压和温度的作用下,计算分析了不同深度α和长度2c管座中轴向半椭圆形裂纹前沿应力强度因子Keq的分布规律。受焊接残余应力分布和J形坡口几何结构的影响,裂纹中心最深处(φ=90°)并非应力强度因子Keq的值最大处,裂纹前沿应力强度因子的最大值总是出现在裂纹下半部分靠近J形坡口焊缝处。管座中SCC裂纹在其前沿实际Keq分布的控制下,以不同的速率向前扩展,高应力强度因子Keq的裂纹下半部分区域的扩展速率较高,而其他区域的扩展速率较低,使裂纹以自然形态向前扩展,而并非以目前标准规范中假设的半椭圆形态扩展。(3)CRDM管座中的初始半椭圆形裂纹在以SCC方式扩展的过程中,裂纹在深度方向上的扩展速率增加缓慢,而在长度方向上的扩展速率受残余应力的驱动却明显变大。扩展过程中裂纹的深度和长度之比a/c略有增大后,逐渐趋于一恒定值。