核反应堆压力容器是核电的核心设备,反应堆压力容器上封头控制棒驱动机构贯穿件J型坡口焊接接头区的早期应力腐蚀开裂比较严重,是导致反应堆压力容器上封头堆芯冷却剂泄漏的主要原因。而J型坡口焊接接头中的残余应力是引起应力腐蚀的主要因素之一。本文研究的对象为反应堆压力容器上封头与CRDM贯穿件相接J型坡口区域,上封头材质为高强度不锈钢,焊缝及贯穿件为镍基合金,接头采用多层多道焊工艺焊接。首先,本文运用SYSWELD有限元模拟软件,对核反应堆压力容器J型坡口多层多道焊进行焊接模拟,通过加载热源对14条不同焊道温度场进行计算。将温度场结果导入到应力场的计算,通过设置换热方式、装卡条件等约束条件,计算可得到应力场的有限元模拟结果。J型坡口存在产生轴向裂纹和环向裂纹的风险,针对J型坡口外表面和贯穿件内表面不同路径的轴向和环向残余应力分析得知:贯穿件内表面轴向拉应力远大于环向拉应力,应力最大点在峰面侧上焊趾处,达330.5MPa,表明贯穿件内表面更容易产生环向裂纹;J型坡口外表面环向拉应力大于轴向拉应力,且在侧峰面B路径下焊趾处达到最大为498.5MPa,表明J型坡口外表面在下焊趾处更容易形成轴向裂纹。其次,按照ASTM-E837盲孔法应力测试标准对J型坡口内外表面不同路径上对应的上下焊趾、焊缝中心以及热影响区节点进行试验。测量贯穿件内表面的轴向应力和J型坡口的外表面环向残余应力。试验结果表明:贯穿件波谷侧C路径下焊趾热影响区轴向拉应力最大,为265.8MPa;J型坡口外表面在峰面侧A路径下焊趾处环向拉应力最大,为407.1MPa。最后,通过对比内外表面不同路径不同节点的模拟数据和试验数据可知:外表面焊接残余应力呈“M”型分布,热影响区和焊缝中心拉应力较小,而上下焊趾处拉应力较大。内表面拉应力随上焊趾经焊缝中心至下焊趾持续增大,下焊趾拉应力达到最大。试验所得残余应力分布与模拟所得残余应力分布规律一致,模拟结果得到试验的验证。所得的应力场分布对预测J型坡口寿命和焊接工艺的改进具有重要意义。