上海申弘閥門有限公司
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核電廠高溫高壓截止閥焊接工藝 |
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| 詳細介紹 | ||||||||||||||||
核電廠高溫高壓截止閥焊接工藝 高溫高壓截止閥焊接工藝 核電廠高壓截止閥焊接工藝 之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現(xiàn)在介紹核電廠高溫高壓截止閥焊接工藝核電廠上充管所經(jīng)歷的溫度瞬態(tài)變化較劇烈，從而導致上充管與截止閥門連接焊縫按RCC-M規(guī)范B3600的方法進行疲勞分析時，總的累積疲勞使用系數(shù)較大，超出了RCC-M規(guī)范的許用限值，不滿足RCC-M規(guī)范要求。因此，需要對上充管與截止閥門連接焊縫疲勞分析進行優(yōu)化。對國內(nèi)某核電廠上充管RCP042與截止閥門連接焊縫進行了高溫疲勞試驗。依據(jù)疲勞試驗結(jié)果，根據(jù)RCC-M規(guī)范ZII 150，采用試驗分析法對上充管RCP042與截止閥門連接焊縫的疲勞強度進行了進一步的分析評定。分析結(jié)果表明，該處焊縫疲勞強度滿足RCC-M規(guī)范要求。 核電廠高溫高壓截止閥焊接工藝關(guān)鍵詞：上充管焊縫; 疲勞強度; 高溫疲勞試驗; 試驗分析法；核電站；截止閥 0 引言 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥國內(nèi)某核電廠上充管3RCP042和4RCP042與截止閥門連接焊縫按RCC-M B3600的方法進行疲勞分析，載荷對21-31(溫度瞬態(tài))對該連接焊縫產(chǎn)生的疲勞使用系數(shù)較大(已超過1)，導致總的累積疲勞使用系數(shù)超出了RCC-M規(guī)范[4]許用限值。 為此，對該核電廠的上充管RCP042與截止閥門連接焊縫進行了高溫疲勞試驗[5]；依據(jù)疲勞試驗結(jié)果，根據(jù)RCC-M規(guī)范ZII 150，采用試驗分析法對其疲勞強度進行進一步的分析評定。
1 試驗方法及結(jié)果 試件母材與對應產(chǎn)品母材零件狀態(tài)相同，試件焊材與現(xiàn)場產(chǎn)品焊接用的焊材型號相同。焊接接頭為Z2CN1810和Z2CND1812+N2的管道環(huán)焊縫對接，焊接工藝[6]與現(xiàn)場產(chǎn)品焊接工藝一致，都為手工TIG焊。連接焊縫位置與實際結(jié)構(gòu)保持幾何相似，影響焊縫位置應力的鄰近位置也保持幾何相似；考慮到閥門結(jié)構(gòu)復雜，制作試件時閥門采用管結(jié)構(gòu)模擬，但連接處主要結(jié)構(gòu)尺寸相同。 試驗方法遵循GB/T 15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗方法》[7]的要求。試驗溫度為(285±2)℃，重復試驗2次，試件承受的交變應力幅值為1 940 MPa。 1.2 試驗結(jié)果 試件1和試件2在上述試驗方法下，循環(huán)次數(shù)分別為6 852、4 015次。圖1和圖2為試驗時試件1和試件2加載載荷與所循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖。圖1 試件1載荷峰谷值-循環(huán)次數(shù)圖2 試件2載荷峰谷值-循環(huán)次數(shù) 2 疲勞分析方法 (1) 在RCC-M規(guī)范中的疲勞曲線圖ZI4.2的疲勞曲線上取D點，橫坐標值與規(guī)定的使用循環(huán)次數(shù)ND一樣；過該點作一豎直線，在其上取其縱坐標值等于KsSaD的一點A(見圖3)。 (2) 延長過D點的水平線至點B，使B點的橫坐標為Kn×ND(見圖3)。 圖3 試驗參數(shù)的系數(shù)結(jié)構(gòu)線圖 (3) 連接AB，在AB上任取一點C(見圖3)，系數(shù)KTS和KTN定義為： KTS=C點縱坐標/D點縱坐標； KTN=C點橫坐標/D點橫坐標； PT(試驗載荷)=KTS×規(guī)定的使用載荷； NT (zui小循環(huán)次數(shù))=KTN×規(guī)定的使用循環(huán)次數(shù)； 其中，Kn和Ks的數(shù)值可由反映尺寸、表面光潔度、溫度和所進行重復試驗次數(shù)的影響因子確定，按式 式中：Ksl為疲勞壽命的尺寸效應因子，Ksl=1.5-0.5·(LM/LP)，LM/LP為模型和原型線度尺寸比；Ksf為表面光潔因子，Ksf=1.175-0.175(SFM/SFP)，SFM/SFP為模型和原型表面光潔度之比；Kst只在不同溫度對應的疲勞曲線時考慮，如果試驗溫度低于所考慮瞬態(tài)過程溫度的zui高值，Kst=[試驗溫度下的Sa(N)或εa(N)]/[所考慮瞬態(tài)zui高溫度下的Sa(N)或εa(N)]，否則取Kst =1；Kss為試驗結(jié)果的統(tǒng)計離散因子，Kss =1.470-0.044×試驗重復次數(shù)。 高壓鍛鋼截止閥是一種常用的截斷閥閥門種類，主要用來接通或截斷管路中的介質(zhì)，一般不用于調(diào)節(jié)流量。
鍛鋼截止閥型號選取原則 3 分析評定及結(jié)果 表1 上充管RCP042與截止閥門連接焊縫 按RCC-M B3600方法進行的疲勞分析結(jié)果單元節(jié)點累積疲勞使用系數(shù)許用限值圖4 瞬態(tài)A1和F2的溫度曲線圖圖5 4RCP042與截止閥連接位置焊縫按RCC-M B3600方法進行的疲勞分析結(jié)果在疲勞曲線圖ZI4.2上找出D點，坐標為(190,1 300)；然后確定Ks，Kn：尺寸效應因子中,模型和原型線度尺寸比LM/LP取1： 在疲勞曲線圖ZI4.2中找出A點(190，Ks×1 300)和B點(Kn×190，1 300)，并連接A、B點(見圖6)。在 段上任選一點計算系數(shù)KTS和KTN，選取B點進行分析：KTS=1；KTN=4.02。因此，試驗要求交變應力PT為1 525 MPa時，zui小循環(huán)次數(shù)NT為764次；而實際試驗中交變應力為1 940 MPa，兩個試驗件的疲勞循環(huán)次數(shù)分別為4 015次和6 852次；保守選取4 015次進行分析，因此載荷對A1-F2產(chǎn)生的疲勞使用系數(shù)可重新計算為(764/4 015)=0.19，4RCP042與截止閥連接焊縫總的累積疲勞使用系數(shù)為(1.993-1.19)+0.19=0.993，該累積疲勞使用系數(shù)滿足規(guī)范要求。圖6 試驗結(jié)果分析參數(shù)選取圖
4 結(jié)論 |
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