ASME规范设计

1、2021-5-5技术中心 ASME规范设计1 技术中心2021-5-5 ASME规范设计2 确定结构、系统、部件确定结构、系统、部件 的安全等级、质保等级、的安全等级、质保等级、 地震级别要求地震级别要求 适用的质保要求适用的质保要求 ASME 规范要求规范要求 2009-4-6技术中心 ASME规范设计3 结构、系统、部件的安全等级要求（结构、系统、部件的安全等级要求（SSC) AP1000核电平面图核电平面图 EL. 333-9 技术中心2021-5-5 ASME规范设计4 一个核电站是有很多不同的系统、部件与设备组成的，它们各有不同的功 能要求与安全等级、质保等级、和地震等级要求。 反应

2、堆压力容器 REACTOR PRESSURE VESSEL 蒸汽发生器 STEAM GENERATORS 稳压器 PRESSURIZER 安全壳容器 CONTAINMENT VESSEL 收集器 ACCUMULATORS . 技术中心2021-5-5 ASME规范设计5 ASME体系下认可的核电设备、系统等级分类规范与标准文件。 10 CFR 50.55a ANSI N18.2 - Safety classification ANS 51.1 - Safety classification Regulatory Guide 1.26 Quality Groups Regulatory Guid

3、e 1.97 Instrumentation Requirements 10 CFR 21 Reg：reg-guides/ 2009-4-6技术中心 2021-5-5ASME规范设计6 安全等级安全等级1级级 主要适用于反应堆 冷却 剂压力边界，包括 ： 相关的 阀门 ； 机械支撑等。 NRC Quality Group A, ASME Code Section III, Subsection N B, Class 1 技术中心2021-5-5 ASME规范设计7 安全等级安全等级 2 级级 适用于在事故情况下，限制放 射性材料从压力边界泄漏的系 统与设备、部件，包 括 ： 安全壳容器压力边界

4、 蒸汽 发生器 二 回路壳体和 管 道系统（ 主要是指在安 全壳内） 控制棒 堆 芯失水冷却时的安全控制 阀门等 NRC Quality Group A, ASME Code Section III, Sub section NC, Class 2 or Sub section NE, Class MC 技术中心2021-5-5 ASME规范设计8 安全等级安全等级 3 级级 适 用于基于减 少意外事故 的系统与设备。少量的 泄 露可以通 过安全等级为3 级 的系统和设备来阻止 。 适 用于安全等级为 1、2 级 以外的且具有 安全功 能要求的系统与设备 。 安全注 射泵 堆 芯冷却系统 安全

5、壳冷却系统 NRC Quality Group C, ASME Code Section III, Subsection ND, Class 3 or Subsection NG, Core Support Structures 技术中心2021-5-5 ASME规范设计9 无安全级无安全级 别别 适用于没有安全功能要求的 系统和设备。 NRC Quality Group D , Industrial Quality Assurance Standards: ASME Code, Section VIII (Pressure Vessels) ANSI B 31.1 (Power Piping

6、) ANSI B16 . 34 (Valves) API 610 (Pumps) 技术中心2021-5-5 2021-5-5ASME规范设计10 地震等级 安全等级一个最重要的方面就是在任何情况下都要能够确保其设定功能的 有效性。例如在发生地震等事故时，其相应的安全功能不会丧失。 R12.9划分的设计地震等级为： 地震等级I级 地震等级II级 非地震等级 技术中心2021-5-5 2021-5-5ASME规范设计11 地震等级地震等级I级级 具有安全等级要求的设备在地震 发生的情况下需要能够保证其设 定的安全功能。 遭遇地震在载荷时， 其安全功能不能丧失。 技术中心2021-5-5 ASME规

7、范设计12 必须能够确保承载安全停 堆地震载荷作用，并且不 会引起相连的地震等级为 1级的结构件和设备的功 能失效。 地震等级地震等级II级级 适用于没有安全等级要求，并且 在发生地震时，可以进行更换的 系统、设备或者部件. 技术中心2021-5-5 ASME规范设计13 非地震等级要求非地震等级要求 适用于地震等级I级、II级以外的所有系统、设备和部件。 技术中心2021-5-5 ASME规范设计14 ANS Safety Class RG 1.29 Seismic Category ASME Code Section III Class RG 1.26 Quality Group SC-1

8、I1Group A SC-2I2 Group B SC-3I3Group C NNSII, NANAGroup D 注：此表不能绝对对照！ 技术中心2021-5-5 ASME规范设计15 质保要求 适用的质保文件与标准： 10 CFR 50 Appendix B ASME III, Subsection NCA, Article 4000 Quality Assurance NQA-1 10 CFR 21 技术中心2021-5-5 ASME规范设计16 Section II Materials Section III Rules for Construction of Nuclear Faci

9、lity Components Section V Non Destructive Examination Section IX Welding and Brazing Qualification Section XI Rules for Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components ASME 规范适用于设计的主要章节规范适用于设计的主要章节 技术中心2021-5-5 ASME规范设计17 ASME 规范设计过程 从接到设计规范书到最后完成设计报告的全过程 设计规范书的审核设计规范书的审核 编制设计计划编制设计计划 基础尺寸计算基

10、础尺寸计算 详细的应力分析详细的应力分析(机械应力和热应力分析机械应力和热应力分析) ASME规范条文的验证规范条文的验证 编制设计报告编制设计报告 设计不符合项的处理设计不符合项的处理 技术中心2021-5-5 ASME规范设计18 设计规范书设计规范书 依据ASME Code (NCA-3250)的要求进行编制。 是指导设备设计和制造、安装的最根本性文件。 由核电业主或者其制定的代理商进行提供。 依据ASME规范的要求，需要由至少一名注册工程师（RPE）证明 设计规范书的完整性和正确性。 技术中心2021-5-5 ASME规范设计19 至少包括的内容: 设备的功能与边界范围的描述。 设计要

11、求，例如载荷要求、载荷组合要求、应力限制要求等等。 环境条件，例如辐射要求。 材料要求，包括冲击试验要求。 使用的规范版本、增补和案例要求。 需要的役前检测要求。 设计规范书设计规范书(续续) 技术中心2021-5-5 ASME规范设计20 设计计划设计计划 详细描述所有设计和分析活动的范围与计划。 设计计划需要考虑与制造之间的接口关系。 详细列出所有可以预见的设计成果文件，例如图纸和报告等，包括 文件编号。 电子版基础数据文件的管理与跟踪活动，例如编制人员、验证人员、 审核人员、批准人员的确定，设计中间文件的移交与处理方式。 技术中心2021-5-5 ASME规范设计21 基础尺寸计算基础尺

12、寸计算 确定设备或部件的主要基础几何尺寸。 主要采用ASME Code Section III关于主应力原理的基本公式进行 计算。 仅仅只考虑设计压力和设计温度的影响。 主要包括: - 壳体, 封头的厚度 (最小厚度法 NX-3320) - 管嘴 (几何学面积补偿法 NX-3330、ASME VIII Fig.UG-37.1) - 螺栓开孔(封盖，螺栓 Appendix E) ASME VIII Appendix L； 供参考与理 解 ！ 技术中心2021-5-5 ASME规范设计22 详细的应力分析详细的应力分析 压力和其他机械载荷下的应力分析 稳态和瞬态下的温度梯度 热应力分析(热力学分析

13、) 屈曲分析 （N-284、NX-3133） 断裂脆性分析（ ASME III Appendix G） 地震分析 ASME III Div.1 Appendix A； 技术中心2021-5-5 ASME规范设计23 接管的3D 有限元模型 1 X Y Z 技术中心2021-5-5 ASME规范设计24 接管的热分析 ANSYS 5.4 OCT 9 2001 12:20:10 PLOT NO. 7 NODAL SOLUTION STEP=5 SUB =1 TIME=37.779 TEMP (AVG) RSYS=0 PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat SMN =191

14、.098 SMX =556.889 1 X Y Z 191.098 231.741 272.385 313.028 353.672 394.315 434.959 475.602 516.245 556.889 技术中心2021-5-5 ASME规范设计25 接管的应力分析 ANSYS 5.4 OCT 9 2001 12:20:49 PLOT NO. 10 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=37.78 SINT (AVG) PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.699885 SMN =1022 SMX =57907 1

15、X Y Z 1022 7343 13663 19984 26304 32625 38945 45266 51587 57907 技术中心2021-5-5 ASME规范设计26 ASME 规范的校核规范的校核 各种工况下的应力可以通过单一载荷下的应力值按照载荷组 合相加求得，也可以通过载荷组合直接分析求得。工况包括 设计工况、Level A工况、Level B工况、Level C工况、Level D工 况和试验工况工6种。 依据ASME规范的要求，将求得的应力进行分类，例如膜应力、 弯曲应力、峰值应力；主应力、二次应力。 最后的应力值与许用的应力限制进行比较。 疲劳分析 ASME III App

16、endix XIV 技术中心2021-5-5 ASME规范设计27 图图. NB- 3221-1 Class 1级设备在设计级设备在设计 工况的应力种类与应工况的应力种类与应 力强度限制力强度限制 技术中心2021-5-5 ASME规范设计28 设计报告设计报告 依据ASME 规范NCA-3260的要求进行编制。 由N证持有者进行编制。 需要由至少一个注册工程师（RPE）证明其完整性与正确性。 需要由业主进行审核，以确保设计规范书中要求的载荷条件和载 荷组合要求被充分的运用，设计结果满足确定的设计准则的要求。 包括制造安装过程中的设计变更对设计输出文件的影响的处理措 施。用于制造与安装过程中的

17、图纸必须与设计报告严格一直。 技术中心2021-5-5 ASME规范设计29 设计报告（续） 典型的设计报告包括如下部分: 设备的描述（功能、等级、边界等） 所有的应力分析报告 所有的热分析报告 所有试验报告 所有的设计图纸 所有的不符合报告 对所有不符合报告的处理措施 技术中心2021-5-5 ASME规范设计30 设计变更设计变更 为了纠正或者改进设计，或者加快制造过程，例如材料代换等。 可以由顾客、设计者或者制造者发起设计变更。 设计变更需要合理并且描述充分。 需要对任何设计变更评估受受影响的成果而文件。 需要对设计变更造成的成本和进度计划的影响进行评估。 需要按照正式文件的规定进行编审批。