核电厂反应堆压力容器和主管道焊缝残余应力分析

综述了现有的反应堆压力容器和主管道焊缝残余应力的测试结果和残余应力选取的实践经验。对于反应堆压力容器环焊缝,残余应力沿壁厚呈余弦分布,其最大值可取为60MPa。对于主管道对接环焊缝,最大残余应力区域通常位于在焊缝中心线且靠近管道外表面,而运行过程中的缺陷常出现在内表面区域,在进行安全性评价时焊缝最大残余应力可取为100MPa。     

CRDM管座多道焊焊接残余应力计算方法研究

使用有限元方法,预先分析控制棒驱动机构(CRDM)管座区域过盈配合产生的预应力场,再通过依次模拟多道焊加热和冷却的过程,开展CRDM管座坡口的焊接残余应力数值模拟研究,分析冷装工艺和多道焊焊接残余应力对CRDM管座的共同作用,分析焊道之间的冷却时间的影响,为工程设计和修复提供支持。     

焊接残余应力对PWR压力容器脆断的影响

通过分析综合有关焊接残余应力的试验和理论计算以及脆断评定资料,讨论了 PWR 压力容器安全评定中应采用的焊接残余应力值的大小;同时还给出了计算表面裂纹弹性应力强度因子的方法。     

秦山二期工程反应堆压力容器管座焊接设计和工艺研究

秦山核电二期工程反应堆压力容器(RPV)设计有3种类型的管座.重点描述了RPV顶盖与CRDM管座的焊接没计要求,如何正确选择焊接材料,母材对镍基合金焊缝的影响.介绍了焊接工艺中控制热裂纹的措施和异种钢焊接变形的控制措施.还根据1#和2#机组压力容器制造经验的反馈,吸取国际上容器设计的先进技术,提出了反应堆压力容器管座焊接变形的控制措施.     

反应堆压力容器内部大尺寸环形异种金属焊缝残余应力分布研究

获得反应堆压力容器内部大尺寸环形异种金属焊缝残余应力分布可为反应堆压力容器结构设计和制造工艺优化提供指导,通过设计和制造能够代表产品焊接结构形式的镍基合金和低合金钢异种金属焊接结构模拟件,采用轮廓法测试焊接结构模拟件内部纵向残余应力,采用有限元法模拟计算焊接结构模拟件横向和纵向残余应力,获得了整个异种金属焊接接头残余应力分布特征。结果表明:焊缝区域内部纵向残余应力为拉伸应力,峰值应力达到500 MPa左右,并且表层应力大于内部应力,峰值应力出现在距下表面3 mm和24 mm位置;横向残余应力在焊缝区域从上表面到下表面的分布为拉应力-压应力-拉应力,压缩横向残余应力峰值达到?300 MPa,出现在距下表面约18 mm位置。本文研究可为焊接结构设计提供理论指导。      

贯穿件J形坡口焊接残余应力分析

核电站反应堆压力容器(RPV)顶盖控制棒驱动机构(CRDM)管座J形坡口焊缝在一回路高温高压水环境下存在应力腐蚀开裂(SCC)的风险,而焊接残余应力是SCC的主要驱动力。使用二维轴对称模型有限元方法对CRDM中心管座J形坡口进行焊接残余应力分析。为了探索一种简单、高效和保守的方法,研究了热源简化、焊缝形状简化、屈服强度、相变和强化行为对焊接残余应力的影响。结果表明:双椭球热源与均匀热源得到的残余应力结果基本一致;焊缝形状由鱼鳞状简化为方块模型对焊接残余应力结果影响不大,但是与合并焊道的结果相差较大;采用低屈服强度得到的残余应力结果并不保守;在ANSYS软件中,固液相变对残余应力结果影响不大;等向强化模型的结果比随动强化模型的结果保守;在工程上,建议采用均匀热源、方块焊道模型和等向强化模型进行焊接模拟。     

焊接残余应力有限元分析技术研究

本文以岭澳核电站控制棒驱动机构(CRDM)耐压壳Ω焊接为例,应用ANSYS有限元生死单元技术模拟焊接流程,并计算焊接后残余应力的分布,绘制残余应力分布曲线并进行计算结果分析.通过本项目的研究,掌握了焊接残余应力的分析技术,达到了研究目的.     

反应堆压力容器断裂力学分析中弹塑性有限元方法与工程方法的比较

通过ABAQUS程序对反应堆压力容器简体裂纹进行了弹塑性断裂力学有限元分析,计算了在热冲击(PTS)瞬态作用下裂纹尖端的应力强度因子KI、J积分.同时,与工程方法计算的结果进行了比较,结果表明:工程方法在PTS计算分析时较三维弹塑性断裂力学有限元方法的计算值偏大,计算结果保守.     

镍基合金压力容器环形焊缝残余应力数值模拟与失效应力分析

根据英国结构完整性评估标准BS7910(2013),考虑焊接残余应力影响,采用失效评估图(Failure Assessment Diagram,FAD)方法对镍基合金压力容器焊接部位内表面裂纹进行安全评估。首先采用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,对压力容器V型、X型坡口环焊缝多层多道对接焊进行数值模拟,获取焊接残余应力分布,并将V型坡口对接焊焊接残余应力曲线与BS7910(2013)标准残余应力分布进行了对比;其次,对BS7910(2013)1级-FAC曲线进行公式化简,在焊接位置考虑残余应力、应力集中、塑性失效因子三因素的影响,对轴向内部半椭圆裂纹进行了失效应力预测。结果表明:残余应力的分布直接影响计算结果,残余拉应力越大,相应失效应力越小;残余应力值和裂纹深度a保持不变,失效应力计算结果随c/a(c为裂纹半长)增大而减小;当c/a比值不变,失效应力值随着a增大而减小。本文焊接残余应力模拟即及失效应力预测方法为以后含缺陷压力容器及管道失效应力计算(寿命预测)提供一定的参考。     

反应堆压力容器接管嘴内隅角应力强度因子计算研究

本文针对反应堆压力容器接管嘴内隅角,采用含真实裂纹的三维有限元法对温度与压力作用下应力强度因子的计算进行了研究。以某工程压力容器接管嘴内隅角为例,用含真实裂纹的三维有限元法和目前使用的简化工程算法对压力与热载荷作用下的接管嘴内隅角应力强度因子进行了计算,并对两种方法的计算结果进行对比分析。结果表明:当简化工程算法得到的应力强度因子接近规范限值时,应对热载荷引起的应力强度因子进行详细有限元计算,以规避简化工程算法的不保守性给压力容器带来的快速断裂风险。     

反应堆堆顶和控制棒驱动机构整体抗震分析

通过建立反应堆堆顶和控制棒驱动机构(CRDM)的整体三维有限元简化抗震分析模型,对反应堆堆顶和CRDM进行了三维非线性抗震分析。该分析模型可真实反映CRDM顶部抗震支承板相互之间、抗震支承板与抗震支承环之间的碰撞作用,以及抗震拉杆的拉压非线性特性,进而获得堆顶和CRDM结构各位置的精确分析结果。通过分析,得到反应堆堆顶和CRDM各部位的载荷,可为部件的应力分析提供必要的地震载荷,为CRDM抗震鉴定试验提供加速度时程等输入数据。     

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构是实现反应堆启动、功率调节和停堆的关键设备。该机构采用滚珠丝杠副的传动方式，通过电磁铁的吸合，可以带动稳态控制棒上下运行，当释放电磁铁时，可以实现快速落棒。本文介绍了稳态控制棒驱动机构的结构特点、设计参数和试验情况。该机构已成功应用于西安脉冲堆。     

西安脉冲堆脉冲控制棒驱动机构

西安脉冲堆脉冲控制棒驱动机构是实现反应堆脉冲运行的关键设备。该机构采用滚珠丝杠副的传动方式，通过气压缸实现控制棒的脉冲发射。脉冲控制棒驱动机构具有全行程脉冲时间短、结构简单、维修方便的特点。试验表明：脉冲控制棒驱动机构最大负荷大于300N，全行程脉冲时间小于100ms，落棒时间小于1.2s，寿命大于4000次脉冲发射运行，平均无故障时间大于400次脉冲发现运行。该机构已成功应用于西安脉冲堆。     

FMEA法评估反应堆控制棒驱动机构可靠性

控制棒驱动机构是反应堆本体中唯一的能动设备,其运行的可靠性对反应堆的反应性控制具有重要的作用。本文在介绍失效模式及影响分析(FMEA)方法的基础上,以我国新设计的反应堆控制棒驱动机构为对象,使用该方法进行可靠性评价。评价结果明确了各设备部件的失效原因和失效模式,确定了各部件的严重性等级和风险等级,为今后控制棒驱动机构的可靠性管理提供支持。     

Analysis of Magnetic Material of Control Rod Drive Mechanism for Fast Reactor

正Magnetic material is the key to the control rod drive mechanism,which has a great influence on the motor and electromagnetic clutch.Ordinary carbon steel has good magnetic properties,but corrosion resistance is poor,whicn doesn’t meet the environmental requirements.The group carried on a research to the magnetic matetial using in the domestic nuclear power plant control rod     

控制棒驱动机构下部Canopy焊缝封堵组件设计与分析

在某些因素的影响下,少量压水堆核电站控制棒驱动机构(CRDM)下部Canopy焊缝区域会发生破损泄漏。通过在焊缝外部安装封堵组件,能有效预防、封堵和遏制破损焊缝的进一步泄漏。本文针对该组件的结构特点,分析关键零件的受力情况,利用有限元软件验证该组件的封堵效果。结果表明,该组件能有效降低焊缝区域的应力水平。同时,通过对比分析预紧力、配合面角度和摩擦系数等因素对焊缝应力水平的影响趋势,得出了各因素的影响关系曲线和最佳参数。所分析数据可应用于结构设计、加工制造和装配工艺,使该组件达到最佳的封堵效果。     

控制棒可移动线圈电磁驱动机构线圈刚度实验

本工作在反应堆控制棒可移动线圈电磁驱动机构工程样机实验台架上，进行了电磁铁刚度实验。获得了不同保持电流工况下的平均刚度值：3A时，平均刚度值为129N/mm；3.5A时，为136N/mm；4A时，为152N/mm；4.5A时，为168N/mm；5A时，为164N/mm，稍低于4.5A时的平均刚度值。随着保持电流的增加，平均刚度值呈现先增加尔后又下降的变化趋势。温度升高对刚度值有影响。     

反应堆控制棒驱动线三维动态公差分析方法研究

常规压水堆控制棒驱动线（简称驱动线）公差分析方法在公差计算时采用一维的线性累积,其计算过于保守,因此公差计算无法采用极限法,从而无法保证公差设计的置信水平达到100%。针对该问题提出了驱动线三维动态公差分析法,分析了驱动杆由竖直状态到倾斜状态的动态变化,并利用第1接触点和第2接触点作为双基准,约束了驱动杆及其通道的偏移方向和范围。三维动态公差分析法提高了分析的准确性,减少了计算的保守性,并通过模块式小型堆（ACP100）冷态驱动线试验验证了其正确性。