早期的核电站设计过程中,为了保证结构的安全性,把双端剪切断裂(DEGB)作为核电站设计的基准,但后来的理论研究和试验发现,DEGB发生的概率非常小,从而提出了“破前漏(LBB)”的评定方法。在LBB评定过程中需要根据结构件的裂纹扩展情况确定泄露裂纹长度和失稳破坏时的裂纹长度。对于核电站一回路主管道,在服役过程中因电站的启停堆和温度、压力的波动将受到交变载荷的作用,因此疲劳性能及疲劳裂纹扩展行为成为主管道LBB评定过程中考虑的主要因素。本文以316LN奥氏体不锈钢和Z3CN20-09M铸造双相不锈钢为研究对象,通过低周疲劳和疲劳裂纹扩展试验,研究了其疲劳性能和疲劳损伤机理,并对热老化前后的核电一回路主管道进行了LBB评定,所做工作和得到的主要结论如下：316LN奥氏体不锈钢的低周疲劳行为及微观位错结构在不同应变幅下表现出不同的特点：316LN不锈钢具有较低的层错能(SFE)和短程有序(SRO)结构,在低应变幅下交滑移受到限制,微观结构以典型的平面滑移型位错为主,材料表现为初始循环硬化后出现持续缓慢的循环软化现象；在中应变幅下,随着循环周次的增加,SRO结构遭到破坏,交滑移被激活,微观结构形成了成簇的位错墙,材料表现为先循环硬化后进入一个快速的循环软化阶段；在高应变幅下,微观位错结构形成了完整的位错胞,材料表现为先循环硬化后进入一个快速的循环软化阶段之后出现了循环饱和现象。位错形态的变化正是导致316LN在不同应变幅下表现出不同的循环应力响应行为及循环滞后环形状的主要原因。316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展速率与载荷比有很强的相关性。随载荷比的增加,疲劳裂纹扩展速率越大；在恒幅载荷下的疲劳裂纹扩展过程中引入单峰过载后,疲劳裂纹扩展速率开始快速下降到某一最小值,然后缓慢地上升,最后到达稳定裂纹扩展阶段,出现了裂纹扩展的迟滞现象：并且随着过载比的增加、应力强度因子范围的增加和载荷比的降低,裂纹扩展的迟滞现象变的越来越显著。铸造Z3CN20-09M双相不锈钢在长期服役过程中因调幅分解导致热老化脆化现象,使铁素体的硬度增加,塑性变形能降低,对低周疲劳行为和疲劳裂纹扩展行为也有显著的影响。在低应变幅和低应力强度因子范围下,原始材料中疲劳微裂纹在奥氏体中萌生,裂纹扩展过程中能够穿过铁素体相,整个过程表现为“奥氏体-铁素体”行为；而老化材料中的疲劳微裂纹也在奥氏体中萌生,但热老化后硬化的铁素体,在较小的载荷下成为裂纹扩展的阻力,导致热老化材料的疲劳裂纹扩展速率降低,疲劳寿命增加,整个过程表现为“奥氏体”行为。在高应变幅和高应力强度因子范围下,原始材料中奥氏体和铁素体两相都承担塑性变形,产生疲劳微裂纹,裂纹扩展过程中穿过铁素体,表现为“奥氏体-铁素体”行为；而老化材料中疲劳微裂纹主要在铁素体中萌生,且发生解理断裂,加快了裂纹的扩展速率,使疲劳寿命降低,但奥氏体作为基体相也承担塑性变形,仍表现为“奥氏体-铁素体”行为。建立含裂纹核电主管道的三维有限元模型,分析了裂纹位置及材料属性对弹-塑性断裂参数的影响,发现由铸造Z3CN20-09M双相不锈钢制造的含周向裂纹的管道危险性更大。因此基于弹-塑性断裂理论,利用两相流临界模型确定泄露裂纹长度,J-积分稳定性评定图法确定临界裂纹长度,建立了由铸造Z3CN20-09M双相不锈钢制造的含周向裂纹管道的LBB曲线和LBB评定图,并考虑了热老化对LBB评定的影响。结果表明：热老化后管道的韧带失稳线下移,临界裂纹长度线左移,使热老化后管道的安全区及泄漏区变小,而危险区和爆破区变大,LBB的安全裕度降低；并随着外加弯矩的增加,安全裕度降低的程度越大。